DE2538043A1 - DC MOTOR DRIVE SYSTEM WITH A FIELD CURRENT REVERSAL IN THE CASE OF A TRANSITION BETWEEN MOTOR AND BRAKE OPERATING MODES - Google Patents

DC MOTOR DRIVE SYSTEM WITH A FIELD CURRENT REVERSAL IN THE CASE OF A TRANSITION BETWEEN MOTOR AND BRAKE OPERATING MODES

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DE2538043A1 DE19752538043 DE2538043A DE2538043A1 DE 2538043 A1 DE2538043 A1 DE 2538043A1 DE 19752538043 DE19752538043 DE 19752538043 DE 2538043 A DE2538043 A DE 2538043A DE 2538043 A1 DE2538043 A1 DE 2538043A1
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Description

Dr. Horst SchülerDr. Horst pupil

PatentarVjvelt
6 Frankfurt/Main 1
PatentarVjvelt
6 Frankfurt / Main 1

Niddasir.52 26; A"fUSt /h 1975 Niddasir. 52 26; A "f USt / h 1975

Schu./Vo./he.Schu./Vo./he.

3635-2O-TT-5863635-2O-TT-586

GENERAL ELECTRIC COMPANYGENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road
SCHENECTADY, N.Y./U.S.A.
1 River Road
SCHENECTADY, NY / USA

Gleichstrommotorantriebssystem mit einer Feldstromumkehrung bei einem Übergang zwischen Motor- und BremsbetriebsartenDC motor drive system with a field current reversal when there is a transition between motor and braking modes

Die Erfindung bezieht sich auf Gleichstrommotorantriebssysteme, die sich zum wahlweisen Antreiben oder elektrischen Bremsen schwerer mechanischer Lasten eignen, wie Zugfahrzeugen, und im einzelnen auf eine verbesserte Anordnung zum Erregen des Motorfeldes während der Motor- und Bremsbetriebsarten.The invention relates to DC motor drive systems which are suitable for the optional driving or electrical braking of heavy mechanical loads, such as towing vehicles, and in detail an improved arrangement for exciting the motor field during motor and braking modes.

Elektrische Antriebssysteme für große Trägheitslasten, wie Zugfahrzeuge, müssen zum Antreiben und elektrischen Abbremsen (gewöhnlich als 'elektrische Bremse1 bezeichnet) der Last entsprechend vorbestimmten Drehmoment- zu Drehzahlbeziehungen und anderen ausgewählten Parametern ausgebildet sein. Gleichstrommotoren mit Ankerund Feldwicklungen werden gewöhnlich durch Verändern ihrer Ankerund Feldflüsse gesteuert. Beispielsweise beschreibt das US-Patent 3 515 97o eine Anordnung zum wahlweisen Steuern des Ankerstroms und des Feldflusses.Electric propulsion systems for large inertial loads, such as towing vehicles, must be designed to propel and electrically brake (commonly referred to as 'electric brake 1 ') the load according to predetermined torque-to-speed relationships and other selected parameters. DC motors with armature and field windings are usually controlled by changing their armature and field fluxes. For example, U.S. Patent 3,515,970 describes an arrangement for selectively controlling armature current and field flux.

Das Antriebsmoment eines Gleichstrommotors ist proportional zum Produkt des Ankerstroms und der Feldstärke. Während des Antriebes, das heißt in der Motorbetriebsart, kann daher eine maximale Dreh-The drive torque of a DC motor is proportional to the product of the armature current and the field strength. During the drive, that is, in the motor operating mode, a maximum rotation

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momentsteuerung durch separates Steuern der Anker- und Feldströme von Gleichstrommotoren bewirkt werden. Bei geringen Motordrehzahlen ist die Gegen-EMK sehr klein, was zu einem großen Ankerstrom führt. Er kann bei kleinen Drehzahlen durch Steuern der dem Anker zugeführten Spannung auf annehmbare Werte begrenzt werden, indem beispielsweise zwischen der Quelle und dem Anker eine veränderbare Widerstandseinrichtung eingeschaltet wird. Für diesen Zweck werden gewöhnlich Zerhackerschaltkreise benutzt, wobei der Zerhacker periodisch umgeschaltet wird, so daß sein Arbeitszyklus bzw. seine Einschaltdauer variabel und umgekehrt proportional zu der in Reihe zum Anker zu schaltenden effektiven Impedanz ist. Bei solchen Zerhacker- bzw. Unterbrecherkreisen werden gewöhnlich auch unilateral leitende Glieder, die als Freilaufdioden bezeichnet werden, benutzt sowie parallel zum Ankerkreis geschaltet, beispielsweise zur Ankerwicklung und Motordrossel, und entsprechend gepolt, um den kreisenden Ankerstrom während der Ausschaltintervalle des Zerhakkerschalters zu leiten. Durch Anwenden eines ausreichenden Feldstroms kann sogar bei separat erregten Motoren ein genügendes Anfahrdrehmoment erreicht werden. So ermöglicht die Steuerung der Ankerspannung und des Feldstroms das Erreichen geeigneter Drehmomentcharakteristiken über einen großen Drehzahlbereich.torque control through separate control of the armature and field currents caused by DC motors. At low engine speeds, the back EMF is very small, which leads to a large armature current. He can at low speeds by controlling the armature supplied Voltage can be limited to acceptable levels, for example by placing a variable resistance device between the source and the armature is switched on. Chopper circuits are commonly used for this purpose, the chopper being periodic is switched so that its duty cycle or its duty cycle is variable and inversely proportional to that in series effective impedance to be switched to the armature. Such chopper or breaker circuits usually also become unilateral Conducting members called freewheeling diodes are used and connected in parallel to the armature circuit, for example to the armature winding and motor choke, and polarized accordingly to the circulating armature current during the switch-off intervals of the chopper switch to direct. By applying a sufficient field current, a sufficient starting torque can be achieved even with separately excited motors can be achieved. The control of the armature voltage and the field current enables suitable torque characteristics to be achieved over a wide speed range.

Die Steuerung der elektrischen Abbremsung bzw. Verzögerung kann in ähnlicher Weise durch eine Anker- und Feldsteuerung erreicht werden. Während des elektrischen Abbremsens schickt der als Generator arbeitende Motor einen Ankerstrom zu einer Brems- bzw. Verbrauchslast, die im Fall einer dynamischen Abbremsung, welche gewöhnlich als 'Widerstandsbremsung1 bezeichnet wird, eine Widerstandslast ist. Im Fall einer regenerativen Abbremsung, die gewöhnlich als 'Nutzbremsung' bezeichnet wird, stellt die^Last die Energiequelle des Motors dar. In der DT-Patentanmeldung/Ser.-No. 433 4o9 ist es erläutert, wie ein Abbremsen durch Steuern des Ankerstroms und des Feldflusses erzielbar ist. In Unterbrechungs- bzw. Zerhackersystemen kann das elektrische Abbremsen durch Ankoppeln des Motorankerkreises im Nebenschluß zur Verbrauchslast, beispielsweise zum 7 Bremswiderstand oder der Gleichstromquelle, erreicht werden. Der Zerhackerschalter ist gewöhnlich parallel zum Ankerkreis geschal-The control of the electrical braking or deceleration can be achieved in a similar way by an armature and field control. During electrical braking, the motor working as a generator sends an armature current to a braking or consumption load, which in the case of dynamic braking, which is usually referred to as' resistance braking 1 , is a resistive load. In the case of regenerative braking, commonly referred to as 'regenerative braking', the load is the motor's source of energy. In DT patent application / Ser.-No. 433 409 it is explained how braking can be achieved by controlling the armature current and the field flux. In interruption or chopper systems, electrical braking can be achieved by coupling the motor armature circuit in shunt to the consumer load, for example to the braking resistor or the direct current source. The chopper switch is usually connected in parallel to the armature circuit.

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tet, so daß eine Veränderung seines Arbeitszyklus bzw. eingeschalteten Zustande den Ankerstrom über einen Drehzahlbereich und den
sich ergebenden Bereich der Ankerspannung steuert.
tet, so that a change in its duty cycle or switched on states the armature current over a speed range and the
controls the resulting range of the armature voltage.

Antriebssystemeder genannten Art müssen leicht zwischen der Motorbzw. Antriebsbetriebsart und der Verzögerungs- bzw. Bremsbetriebsart umschaltbar sein. Dies erfordert einen Wechsel des Betriebszustandes, wie eine Umkehrung der Feld- oder der Ankerverbindung.
Das wird beispielsweise durch entsprechendes Umschalten der Ankerklemmen erreicht, um die Ankerpolarität in bezug auf die Feldpolarität umzukehren. Es treten jedoch übermäßige Ströme auf, wenn die Schaltzeit nicht genau gesteuert wird und beispielsweise vorzeitig während eines Intervalls fließender Motorströme auftritt. Alternativ kann die Betriebsartenumschaltung durch Schalten der Feldklemmen bzw. -anschlüsse erreicht werden, um das Motorfeld umzukehren. Ein solches Umschalten muß so erfolgen, daß ein geeigneter Feldstrom zum überwinden des remanenten Motorflusses aufgebaut wird. Ganz
allgemein ist das Umschalten der gewöhnlich verwendeten selbsterregten Reihen-Gleichstrommaschinen von der Antriebs- zur Bremsbetriebsart zeitweiligen Spannungsstößen, die von der Änderung der
induktiven Ankerströme herrühren, unterworfen. Auch ergeben sich
Verzögerungen beim Durchführen der Betriebsartenumschaltung.
Drive systems of the type mentioned must be easily between the motor and. The drive mode and the deceleration or braking mode can be switched. This requires a change in the operating state, such as a reversal of the field or armature connection.
This is achieved, for example, by appropriately switching the armature terminals in order to reverse the armature polarity with respect to the field polarity. However, excessive currents occur if the switching time is not precisely controlled and, for example, occurs prematurely during an interval of flowing motor currents. Alternatively, you can switch the operating mode by switching the terminal blocks or connections in order to reverse the motor field. Such a switchover must take place in such a way that a suitable field current is built up to overcome the remanent motor flux. Quite
in general, the switching of the commonly used self-excited series DC machines from the drive to the braking mode is temporary voltage surges caused by the change in the
originate inductive armature currents, subject. Also arise
Delays in performing the operating mode switchover.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines verbesserten Gleichstrommotor-Steuerungssystems bzw.
-Regelungssystems mit getrennt erregten Feldern im Motorbetrieb,
wobei das System leicht und schnell zwischen den Motor- und Bremsbetriebsarten umschaltbar sein soll. Das System soll ein glattes
bzw. stoßfreies Steuern der Felderregung in den Motor- und Bremsbetriebsarten zulassen. Auch soll es eine Betriebsartenumschaltung
mit einer minimalen Anzahl von Kontaktgebern und das Erreichen der oben genannten Funktionen mit minimalen Komponenten sowie Teilen
ermöglichen. Es soll sich als Gleichstrommotorsteuerungssystem für Zugfahrzeuge eignen und einen stoßfreien übergang zwischen den Motor- und Bremsbetriebsarten ermöglichen. Außerdem soll es sich für eine Nutzbremsung sowie eine Widerstandsbremsung und zum Steuern
'mehrerer Zugmotorgruppen mit gemeinsamen Anker- und Feldsteuerkreisen eignen.
The object of the present invention is therefore to provide an improved DC motor control system or control system.
-Control system with separately excited fields in motor operation,
whereby the system should be able to be switched easily and quickly between the motor and braking modes. The system is supposed to be a smooth one
or allow bumpless control of the field excitation in the motor and braking modes. There should also be an operating mode switchover
with a minimal number of contactors and achieving the above functions with minimal components as well as parts
enable. It should be suitable as a DC motor control system for towing vehicles and enable a smooth transition between the motor and braking modes. In addition, it should be suitable for regenerative braking as well as resistance braking and for controlling
'' several pull motor groups with common armature and field control circuits are suitable.

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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Gleichstrommotor-Antriebssystem vorgeschlagen, bei dem ein Anschluß des Motorankers nur während des Motorbetriebes durch eine Unterbrecherschalteinrichtung an einen Gleichstromleiter erster Polarität angekoppelt und mittels einer nur während des Bremsbetriebes leitenden Einrichtung an einen Gleichstromleiter zweiter Polarität angeschlossen wird. Feldwicklungen führen von dem einen Anschluß bzw. der einen Klemme zu einer steuerbaren Gleichspannungsquelle, so daß der Feldstrom im geschlossenen Zustand des Untcottediere während des Motorbetriebes in einer ersten Richtung und dann in einer umgekehrten Richtung fließt, wenn der Untertrecher während des Bremsbetriebes geöffnet ist. Der Feldstrom und daher die Felderregung werden durch Verändern der Ausgangsgröße der einstellbaren Quelle gesteuert. Vorzugsweise enthält die steuerbare Gleichspannungsquelle gegensinnig geschaltete Schaltvorrichtungen, beispielsweise Unterbrecher bzw. Zerhacker, die in einer selbstumschaltenden Anordnung an die Leiter angeschlossen sind, so daß sie abwechselnd leiten. Die Feldwicklungen sind an die Verbindung der Schaltvorrichtungen angeschlossen, wobei die Spannung durch Verändern der entsprechenden Durchschaltzeit der Vorrichtungen steuerbar ist.According to the invention, a direct current motor drive system is used to achieve the object set proposed in which a connection of the motor armature only during motor operation by an interrupter switching device coupled to a direct current conductor of the first polarity and by means of a conductive only during braking operation Device is connected to a direct current conductor of the second polarity. Field windings lead from one connection or the one terminal to a controllable DC voltage source, so that the field current in the closed state of the Untcottediere during of the motor operation flows in a first direction and then in a reverse direction if the sub-controller is during the braking operation is open. The field current and therefore the field excitation are determined by changing the output of the adjustable source controlled. The controllable DC voltage source preferably contains switching devices connected in opposite directions, for example Breakers or choppers connected to the conductors in a self-switching arrangement so that they alternate conduct. The field windings are connected to the junction of the switching devices, the voltage being changed by changing the corresponding switching time of the devices is controllable.

Das zum Antreiben und Bremsen elektrischer Zugfahrzeuge verwendbare Gleichstrommotorantriebssystem hat eine Ankerwicklung, deren erster Anschluß über einen Zerhacker an den Leiter erster Polarität der Gleichstromquelle und deren zweiter Anschluß über einen Unterbrecherschalter an einen Leiter zweiter Polarität der Gleichstromquelle angeschlossen sind. Die ersten und zweiten gesteuerten Gleichrichter sind selbstumschaltend angeschlossen und leiten abwechselnd bzw. aufeinanderfolgend. Es sind Mittel zum Verändern ihrer entsprechenden Durchschaltzeitintervalle vorgesehen, um die Spannung an ihrer Verbindung zu steuern. Die Feldwicklungen sind zwischen die Verbindung der gesteuerten Gleichrichter und die Verbindung des zweiten Ankeranschlusses sowie den Unterbrecher geschaltet. Während des Motorbetriebes bei geschlossenem Unterbrecher fließt der Feldstrom in einer ersten Richtung, Während des Bremsbetriebes bei geöffnetem Unterbrecher und wenn der zweite Anschluß des Ankers durch eine Diode mit dem ersten Leiter verbun-The one that can be used to drive and brake electric towing vehicles DC motor drive system has an armature winding, the first connection of which is via a chopper to the first polarity conductor the direct current source and its second connection via a circuit breaker to a conductor of the second polarity of the direct current source are connected. The first and second controlled rectifiers are connected in a self-switching manner and conduct alternately or consecutively. Means are provided for changing their respective gating time intervals to the Control tension on their connection. The field windings are between the connection of the controlled rectifier and the connection of the second armature connection and the interrupter switched. During engine operation with the breaker closed the field current flows in a first direction, during braking operation when the breaker is open and when the second connection of the armature connected to the first conductor by a diode

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den ist, fließt der Feldstrom in einer entgegengesetzten Richtung, damit der Gleichstrommotor als bremsender Generator arbeiten kann.the field current flows in an opposite direction, so that the DC motor can work as a braking generator.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist ein Ankerzerhacker zwischen den Leiter zweiter Polarität und den anderen Anschluß des Ankers geschaltet. Einseitig leitende und zum Führen eines Freilaufstroms gepolte Mittel verbinden den anderen Anschluß mit dem Leiter erster Polarität, während einseitig leitende und zum Leiten des erzeugten Ankerstroms bei der Nutzbremsung zwischen den einen Anschluß des Ankers und den Leiter zweiter Polarität geschaltet sind. Durch einen gemeinsamen Ankerzerhacker und eine gemeinsame steuerbare Feldspannungsquelle können mehrere in Reihe, parallel oder in Reihe und parallel geschaltete Motoren gesteuert werden.In a preferred embodiment, an anchor chopper is between switched the conductor of the second polarity and the other terminal of the armature. Unilaterally conductive and for carrying a freewheeling current polarized means connect the other terminal to the conductor of the first polarity, while unilaterally conducting and for conducting of the armature current generated during regenerative braking is connected between one terminal of the armature and the conductor of the second polarity are. A common armature chopper and a common controllable field voltage source allow several in series, in parallel or motors connected in series and in parallel can be controlled.

Aus den vorstehenden Ausführungen sowie den Patentansprüchen ergeben sich die charakteristischen neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung. Die Organisation sowie die Art und Weise des Betriebes nach der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit weiteren Zielen und Vorteilen ergeben sich aus der-nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen. Es zeigen:
Figur 1 - ein vereinfachtes Schaltbild eines MotorSteuerungssystems
The characteristic new features of the present invention emerge from the above statements and the claims. The organization and the manner of operation according to the present invention in connection with further objects and advantages emerge from the following description and the drawings. Show it:
Figure 1 - a simplified circuit diagram of an engine control system

nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Figur 2 - ein schematisches Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung undaccording to a preferred embodiment of the invention, Figure 2 is a schematic circuit diagram of a preferred embodiment of the invention and

Figur 3 - ein vereinfachtes Schaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Figure 3 is a simplified circuit diagram of another embodiment of the invention.

Figur 1 zeigt in vereinfachter Form ein Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung. Es enthält im Motorankerkreis einen Zerhackerkreis, der zum Steuern des Ankerstroms während des Bremsens und Antreibens ohne Änderung der Verbindungen verwendbar ist. Leitungen Io und 14 können mit positiven und negativen Anschlüssen einer Gleichstromquelle verbunden werden. Im Fall elektrischer Lokomotiven oder Transportfahrzeuge sind diese gewöhnlich durch Fahrleitungsscherenstromabnehmern oder einer dritten Schiene und Stromabnehmersystemen gebildet. Ein Kondensator 12 stellt einen Teil eines Filtersystems dar, das zusätzlich zu anderen MerkmalenFIG. 1 shows, in simplified form, an exemplary embodiment according to the present invention. It contains one in the motor armature circuit Chopper circuit used to control armature current during braking and driving is usable without changing the connections. Lines Io and 14 can have positive and negative connections connected to a DC power source. In the case of electric locomotives or transport vehicles, these are usually through Catenary pantographs or a third rail and pantograph systems are formed. A capacitor 12 provides one Part of a filter system that in addition to other features

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genauer in Verbindung mit Figur 3 beschrieben wird. Figur 1 zeigt einen Gleichstrommotor mit einem Anker 16 und einer Feldwicklung 18. Der Anker 16 ist mit einer mechanischen Last 22 gekoppelt/ wie es schematisch durch die Linie 2o dargestellt ist. Im Fall von Zugfahrzeugen ist die Last normalerweise eine angetriebene Radachse des Fahrzeugs. Mehrere Motoren können in Reihe, parallel oder in Reihen-Parallel-Kombination angeschaltet sein, wie es beispielsweise in Verbindung mit Figur 3 beschrieben wird. Ein Anschluß des Ankers 16 führt über eine Motordrossel 24 und einen Ankerzerhacker 26 zu der positiven Leitung lo. Der andere Anschluß des Motorankers ist über einen Unterbrecherschalter 3o mit der negativen Leitung verbunden. Der dargestellte Unterbrecher ist vorzugsweise ein einpoliger Hebelausschalter, der während des Motorbetriebes geschlossen und während des Bremsbetriebes geöffnet sein kann. Daher ist der Motoranker während des Motorbetriebes bei geschlossenem Unterbrecher 3o in herkömmlicher Weise durch einen Reihenkreis zwischen die Leitungen Io und 14 geschaltet. Der Reihenkreis enthält den Zerhacker 26, die Motordrossel 24, den Anker 16 und den Unterbrecher 3o.will be described in more detail in connection with FIG. Figure 1 shows a DC motor with an armature 16 and a field winding 18. The armature 16 is coupled to a mechanical load 22 / as shown schematically by the line 2o. In the case of towing vehicles the load is usually a driven wheel axle of the vehicle. Multiple motors can be in series, in parallel or in Series-parallel combination can be switched on, as is described, for example, in connection with FIG. A connection of the Armature 16 leads via a motor throttle 24 and an armature chopper 26 to the positive line lo. The other connection of the motor armature is connected to the negative line via a circuit breaker 3o tied together. The interrupter shown is preferably a single-pole lever breaker which is closed during engine operation and can be open during braking. The motor armature is therefore with the interrupter closed during motor operation 3o connected in a conventional manner by a series circuit between lines Io and 14. The series circle contains the Chopper 26, the motor choke 24, the armature 16 and the breaker 3o.

In bekannter Weise ist der Zerhacker im wesentlichen ein periodisch geöffneter und geschlossener Schalter. Der Steuervorgang wird durch eine Ankerzerhackersteuerung 172 bewirkt, die dem Zerhacker auf der Leitung 36 ein 'Ein' Tastsignal und auf der Leitung 38 ein 'Aus1 Tastsignal zuleitet. Der Durchschaltungszyklus kann in herkömmlicher Weise durch eine Zeitverhältnissteuerung der 'Ein1 und 'Aus' Perioden des Zerhackers gesteuert werden. Bei Zerhackern wird gewöhnlich als Schalter ein gesteuerter Gleichrichter verwendet, der durch Beeinflussung des Zerhackersteuerkreises kapazitiv umgeschaltet wird. Zerhackerkreise sind beispielsweise im General Electric Company SCR Manual, Ausgabe 4, Abschnitt II.2.3 und im US-Patent 3 515 97o beschrieben. Es ist festzustellen, daß die vorliegende Erfindung in Verbindung mit verschiedenen Ankerkreisanordnungen benutzt werden kann, bei denen nicht ein solcher Zerhackerkreis angewendet wird.As is known, the chopper is essentially a periodically open and closed switch. The control process is effected by an armature chopper control 172, which sends an 'on' key signal to the chopper on line 36 and an 'off 1 key signal on line 38. The circuit cycle can be controlled in a conventional manner by timing ratio control of the 'on 1 and' off 'periods of the chopper. In the case of chopping, a controlled rectifier is usually used as a switch, which is switched capacitively by influencing the chopping control circuit. Chopper circuits are described, for example, in the General Electric Company SCR Manual, Issue 4, Section II.2.3 and in US Patent 3,515,970. It should be noted that the present invention can be used in conjunction with various armature circuit arrangements which do not employ such a chopper circuit.

Beim Motorbetrieb wird der Zerhacker 26 periodisch geschlossen,When the engine is running, the chopper 26 is periodically closed,

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_ 7_ 2538CU3_ 7 _ 2538CU3

damit ein Stromfluß durch den Ankerkreis auftreten kann. In herkömmlicher Weise ist ein einseitig leitendes Glied 4o zwischen die Leitung 14 und die Verbindung 118 des Zerhackers sowie der Motordrossel 24 geschaltet und so gepolt, daß während der Ausschaltintervalle des Zerhackers ein Ankerfreilaufstrom fließen kann.so that a current can flow through the armature circuit. In a conventional manner, a unilaterally conductive member 4o is between the Line 14 and the connection 118 of the chopper and the motor choke 24 switched and polarized so that during the switch-off intervals of the chopper an armature freewheeling current can flow.

Gemäß der nachfolgenden Beschreibung sorgt die erfindungsgemäße Anordnung für eine Änderung des Betriebszustandes des Antriebssystems zwischen Motor- und Bremsbetriebsarten, und zwar durch Betätigung des Unterbrechers 3o. Das System wird durch öffnen des Unterbrechers vom Motor- zum Bremsbetrieb umgeschaltet, wobei die Gleichstromerregung vom Anker abgenommen und gleichzeitig die Richtung des Feldstromflusses in einer zu beschreibenden Weise umgekehrt werden. Wegen der Feldstromumkehrung arbeitet der Motor während des Bremsbetriebes als ein Generator mit in derselben Richtung wie während des Motorbetriebes fortgesetztem Ankerstromfluß, wobei jedoch die Ankerspannung umgekehrt ist.According to the following description, the arrangement according to the invention provides for a change in the operating state of the drive system between motor and braking modes by actuating the interrupter 3o. The system is activated by opening the breaker switched from motor to braking mode, the DC excitation being removed from the armature and the direction at the same time of field current flow can be reversed in a manner to be described. Because of the field current reversal, the motor works during of braking operation as a generator with armature current flow continued in the same direction as during motor operation, wherein however the armature voltage is reversed.

In der beschriebenen Ausführungsform kann der Ankerzerhacker 26 periodisch im Bremsbetrieb geschaltet werden, wobei sein Durchschaltzyklus vom gewünschten Bremsmoment abhängt. Ein einseitig leitendes Glied 116 ist zwischen die Leitung Io und eine VerbindungIn the embodiment described, the armature chopper 26 can be switched to the braking mode periodically, with its switching cycle depends on the desired braking torque. A unilaterally conductive member 116 is between the line Io and a connection

119 zwischen dem Anker 16 sowie dem Unterbrecher 3o geschaltet und so gepolt, daß es während der Bremsumkehrung leitet und den Ankerkreis, bestehend aus dem Anker 16, der Vorrichtung 116, der Leitung lo, dem Zerhacker 26 und der Motordrossel 24, vervollständigt. Anstelle des Gleichrichters 116 könnte auch ein nur während des Bremsbetriebes geschlossener einfacher Schalter benutzt werden. Während der Ausschaltungsintervalle des Zerhackers wird der erzeugte Ankerstrom in einem Belastungskreis abgebaut. Für die Widerstandsbremsung sind ein gesteuerter Gleichrichter 122 und ein Widerstand 12o in Reihe zwischen die Leitung Io und die Verbindung 118 und damit parallel zum Zerhacker 26 geschaltet. Bei durchgeschaltetem Gleichrichter 122 fließt der erzeugte Ankerstrom in dem aus dem Anker 16, den Vorrichtungen 116 sowie 122, dem Widerstand119 connected between the armature 16 and the interrupter 3o and poled so that it conducts during the brake reversal and the armature circuit, consisting of the armature 16, the device 116, the line lo, the chopper 26 and the motor throttle 24 completed. Instead of the rectifier 116, a just during the Braking operation closed simple switch can be used. During the shutdown intervals of the chopper, the generated Armature current reduced in a load circuit. A controlled rectifier 122 and a resistor are provided for resistance braking 12o connected in series between the line Io and the connection 118 and thus in parallel with the chopper 26. When switched through In rectifier 122, the armature current generated flows from armature 16, devices 116 and 122, the resistor

120 und der Motordrossel 24 bestehenden Kreis, Während der Widerstandsbremsung sind der Anker- und Widerstandsbremskreis gewöhn-120 and the engine throttle 24 existing circuit, during the dynamic braking the armature and drag brake circuit are used to

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lieh von der Gleichspannungsquelle abgeschaltet, beispielsweise durch Unterbrechen der Leitung Io vom positiven Anschluß der Gleichstromquelle. Bei der Nutzbremsung kann der erzeugte Ankerstrom der äußeren Gleichstromquelle zugeführt werden und in dem aus dem Anker 16, der Vorrichtung 116, der Leitung lo, der Gleichstromquelle (in Figur 1 nicht dargestellt), der Leitung 14, der Vorrichtung 4o und der Motordrossel 24 bestehenden Kreis fließen.loaned off from the DC voltage source, for example by breaking the line Io from the positive terminal of the DC power source. During regenerative braking, the armature current generated can the external direct current source and in that from the armature 16, the device 116, the line lo, the direct current source (not shown in Figure 1), the line 14, the device 4o and the engine throttle 24 existing circuit flow.

Es folgt jetzt eine Beschreibung der Pelderregungsanordnung. Eine steuerbare Feldspannungsquelle 31 ist mit ihren Eingängen an die Leitungen Io sowie 14 angeschlossen und erzeugt an ihrem Anschluß 244 eine steuerbare Ausgangsspannung. Ein Feldsteuerungskreis 33 wird dazu benutzt, die Ausgangsspannung am Anschluß 244 zwischen den an den Leitungen Io und 14 erscheinenden Potentialen zu verändern. Die Feldspannungsquelle 31 kann variable Impedanz- oder Torglieder aufweisen, die entsprechend zwischen die Leitung lo, die Ausgangsklemme 244 und die Leitung 14 geschaltet sind. Eine bevorzugte und in Verbindung mit Figur 2 beschriebene Anordnung verwendet gesteuerte Gleichrichter, die in einer Selbstkommutierungsanordnung des allgemeinen Typs gegensinnig geschaltet sind, wie er in 'Principles of Inverter Circuits' von Bedford und Hoft, John Wiley & Sons, 1964, Abschnitt 7.4, Seite 19o, beschrieben ist. Der dort erläuterte automatische Impulsumpolungswechselrichter (auto impulse commutative inverter) hat abwechselnd leitende, gegensinnig geschaltete gesteuerte Gleichrichter, deren relative Durchschaltzeit in Abhängigkeit von äußerlich zugeführten Torsignalen verändert werden kann. Die mittlere Spannung an der Ausgangsklemme 244 kann so zwischen den Potentialwerten an den Leitungen Io und verändert werden, und zwar durch Steuern des zeitlichen Auftretens der von der Feldsteuerung zu den gesteuerten Gleichrichtern geleiteten Tast- bzw. Torimpulse an der Feldsteuerung 33.A description of the pel energizing arrangement now follows. One Controllable field voltage source 31 has its inputs connected to lines Io and 14 and generated at their connection 244 a controllable output voltage. A field control circuit 33 is used to the output voltage at terminal 244 between to change the potentials appearing on lines Io and 14. The field voltage source 31 can be variable impedance or gate elements which are connected accordingly between the line lo, the output terminal 244 and the line 14. A preferred one and the arrangement described in connection with FIG. 2 uses controlled rectifiers which are in a self-commutation arrangement of the general type as described in 'Principles of Inverter Circuits' by Bedford and Hoft, John Wiley & Sons, 1964, Section 7.4, page 19o. The automatic pulse reversal inverter (auto impulse commutative inverter) has alternating conductive, controlled rectifiers switched in opposite directions, their relative switching time can be changed depending on externally supplied gate signals. The mean voltage at the output terminal 244 can thus be changed between the potential values on the lines Io and by controlling the time of occurrence of the touch or gate pulses passed from the field control to the controlled rectifiers at the field control 33.

Die Feldwicklungsteile 18 sind zwischen den Verbindungspunkt 119 und die Ausgangsklemme 244 geschaltet. Während des Motorbetriebes ist der Unterbrecher 3o geschlossen, um einen Endanschluß der Feldwicklungsteile an die negative Leitung 14 anzulegen. Da der andere Anschluß der Feldwicklung an die Ausgangsklemme 244 angeschlossenThe field winding parts 18 are between the connection point 119 and the output terminal 244 is switched. During engine operation, the interrupter 3o is closed to one end connection of the field winding parts to apply to the negative lead 14. Since the other terminal of the field winding is connected to output terminal 244

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ist, fließt der Feldstrom von der positiven Leitung Io durch die Quelle 31/ über die Ausgangsklemme 244, über die Feldwicklung 18 und über den Unterbrecher 3o zur negativen Leitung 14. Die Größe des Feldstroms ist eine Funktion der Spannung an der Ausgangsklemme 244, das heißt der Feldstrom entspricht der mittleren Spannungsdifferenz zwischen der Klemme 244 und der Leitung 14 geteilt durch den Widerstand der Feldwicklung 18. Somit fließt der Feldstrom während des Motorbetriebes in einer ersten Richtung, und er hat eine durch die Feldsteuerung 33 steuerbare Größe.is, the field current flows from the positive line Io through the Source 31 / via output terminal 244, via field winding 18 and via the interrupter 3o to the negative line 14. The magnitude of the field current is a function of the voltage at the output terminal 244, i.e. the field current corresponds to the mean voltage difference between terminal 244 and line 14 divided by the resistance of field winding 18. Thus, the field current flows during of the motor operation in a first direction, and it has a variable that can be controlled by the field controller 33.

Während des Bremsbetriebes ist der Unterbrecher 3o geöffnet. Da der erzeugte Ankerstrom durch die Diode 116 fließt (dieser Strom übersteigt beträchtlich den Feldstrom), ist die Spannung am Verbindungspunkt 119 weitgehend an die Leitung Io angeklammert. Die Spannung bei 119 unterscheidet sich von derjenigen an der Leitung Io nur durch den Spannungsabfall an der Diode 116 in Durchlaßrichtung. Das Potential an der Verbindung 119 ist somit vom Potential an der Leitung 14 auf das Potential an der Leitung Io umgeschaltet. Wenn das Potential an der Verbindung 244 als zwischen den Potentialen an den Leitungen Io und 14 liegend angenommen wird, ist das Potential an der Feldwicklung 18 zu dem während des Motorbetriebes vorherrschenden Zustand umgekehrt, und der Strom fließt in entgegengesetzter Richtung. Somit führt ein Wechsel zwischen den Brems- und Motorbetriebsarten zu einer Potentialumkehrung an der Feldwicklung und zu einer Umkehrung des Feldstromes.During the braking operation, the interrupter 3o is open. Since the armature current generated flows through diode 116 (this current considerably exceeds the field current), the voltage at junction 119 is largely clipped to line Io. The voltage at 119 differs from that on line Io only in the voltage drop across diode 116 in the forward direction. The potential at connection 119 is thus switched from the potential at line 14 to the potential at line Io. if the potential at connection 244 is assumed to be between the potentials on lines Io and 14, is the potential on the field winding 18 to that during engine operation the prevailing state is reversed, and the current flows in the opposite direction. A change between the braking and motor modes for a potential reversal on the field winding and to a reversal of the field current.

Während der Bremsung wird der erzeugte Ankerstrom über die Diode 116 durch den Belastungs- oder Zerhackerkreis geführt, wie es vorher beschrieben wurde. Zusätzlich liefert der Anker den notwendigen Feldstrom in einer selbsterregten Systembetriebsart. Beispielsweise wird während der Leitungsintervalle der Freilaufdiode 4o über den Anker 16, die Feldwicklung 18, das Impedanzsegment der Vorrichtung 31 zwischen der Klemme 244 und der Leitung 14, die Diode 4o und die Reaktanz 24 ein Strompfad aufgebaut. Der Bremszyklus wird wie folgt eingeleitet. Der Ankerzerhacker 26 wird in den nicht leitenden Zustand getastet bzw. gebracht, um das Motordrehmoment und den Strom mit einer von dem Ankersteuerkreis 172 During braking, the armature current generated is passed through the diode 116 through the load or chopper circuit, as previously described. In addition, the armature supplies the necessary field current in a self-excited system operating mode. For example, during the conduction intervals of the freewheeling diode 4o via the armature 16 , the field winding 18, the impedance segment of the device 31 between the terminal 244 and the line 14, the diode 4o and the reactance 24, a current path is established. The braking cycle is initiated as follows. The armature chopper 26 is keyed or brought into the non-conductive state to drive the motor torque and current with one of the armature control circuit 172

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- Io -- Io -

bestimmten Geschwindigkeit auf Null zu reduzieren. Wenn der Anker-, strom den Wert Null oder etwa diesen Wert erreicht hat, wird der Schalter 3o in seine Öffnungsposition B gemäß Figur 1 gebracht. Gewöhnlich sind die Leitungen Io und 14 im Fall der Widerstandsbremsung von der Versorgungsquelle abgeschaltet, während sie im Fall einer Nutzbremsung angeschaltet bleiben. Zunächst wird der Fall der Widerstandsbremsung betrachtet. Nachdem die Vorrichtung 3o geöffnet ist, werden der Zerhacker 26 angeschaltet und die Feldsteuerung 33 so gesteuert, daß die Klemme 244 im wesentlichen auf die Leitung 14 geschaltet ist. Es ist ersichtlich, daß dann ein Strom vom Filterkondensator 12 über die Leitung lo, den Zerhacker 26, die Drossel 24, den Anker 16, die Feldwicklung 18 und in die Leitung 14 fließt. Dieser Strom kehrt den Restfluß in der Feldwicklung 18 um, wodurch die Polarität der Ankeranschlüsse in bezug auf den Motorbetrieb zu einer Umkehrung veranlaßt wird. Bei dieser Polaritätsentstehung aufgrund des Stromaufbaues in der Feldwicklung 18 erfolgt auch ein Aufbau der Ankerklemmenspannung. Wenn die Ankerspannung die kombinierten Spannungsabfälle des Gliedes 116 und des Zerhackers 26 übersteigt, fließt ein Strom im Pfad 116, im Zerhacker 26, in der Drossel 24 und im Anker 16. Der Stromfluß setzt sich von der Klemme 119 in die Feldwicklung 18 fort, wodurch ein weiteres Anwachsen des Stromes begründet wird. Wenn der Ankerstrom im Glied 116 den Feldstrom im Glied 18 übersteigt, kann es durch Überlagerung von Strömen gezeigt werden, daß der Strom in der Feldwicklung 18 hauptsächlich vom Kondensator 12 über die Leitung lo, 'rückwärts' durch das Glied 116, wie zuvor durch das Glied 18 und zurück zur Leitung 14 fließt. Wegen des kleinen Gleichstromwiderstandes im Anker-Zerhacker-Pfad wächst der Ankerstrom schneller als gewöhnlich erwünscht an. Dadurch wird der Zerhacker zum Abschalten veranlaßt, um den Strom zu vermindern. Das EIN-AUS-Zeitverhältnis des Zerhackers unterliegt einer ständigen Einstellung, um den Ankerstrom auf den erwünschten Wert zu regeln, üblicherweise kann dieser erwünschte Strom eine Rampenfunktion annehmen, um Stöße an einem bremsenden Zugfahrzeug zu begrenzen. Wenn der Zerhacker ausgeschaltet ist, fließt der Ankerstrom in die Leitung lo, den Kondensator 12, die Leitung 14, das Glied 4o, die Drossel 24 und in die Ankerwicklung 16. Durch diesen Vorgang erfolgt eine Energie-reduce certain speed to zero. When the anchor, current has reached the value zero or approximately this value, the switch 3o is brought into its open position B according to FIG. Usually lines Io and 14 are in the case of resistance braking switched off from the supply source, while they remain switched on in the event of regenerative braking. First of all, the Considered the case of dynamic braking. After the device 3o is opened, the chopper 26 is switched on and the field control is switched on 33 controlled in such a way that the terminal 244 is essentially connected to the line 14. It can be seen that then a Current from the filter capacitor 12 via the line lo, the chopper 26, the choke 24, the armature 16, the field winding 18 and into the Line 14 flows. This current reverses the residual flux in the field winding 18, whereby the polarity of the armature terminals in relation is caused to reverse on engine operation. This polarity arises due to the current build-up in the field winding 18 the anchor terminal tension is also built up. When the armature voltage is the combined voltage drops of the limb 116 and of the chopper 26, a current flows in the path 116, in the chopper 26, in the throttle 24 and in the armature 16. The current flow commences away from the terminal 119 into the field winding 18, whereby a further increase in the current is justified. When the armature current in the element 116 exceeds the field current in the element 18, it can be shown by the superposition of currents that the current in the field winding 18 mainly from capacitor 12 via line lo, 'backwards' through member 116, as before through member 18 and 18 flows back to line 14. Because of the small DC resistance in the armature-chopper path, the armature current grows faster than usually desired. This causes the chopper to shut down to reduce the current. The ON-OFF time ratio the chopper is subject to constant adjustment in order to regulate the armature current to the desired value, usually can this desired current can assume a ramp function in order to limit shocks to a braking towing vehicle. When the chopper is turned off is, the armature current flows into the line lo, the capacitor 12, the line 14, the member 4o, the throttle 24 and in the armature winding 16. This process results in an energy

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speicherung im Filterkondensator, der während der Feldstrom-Umkehrungsperiode teilweise entleert wurde. Wenn die Spannung am Kondensator 12 einen vorbestimmten Wert erreicht, schaltet eine nicht beschriebene und nicht zur vorliegenden Beschreibung gehörige Steuervorrichtung die Vorrichtung 122 durch, um einen vom Kondensator abweichenden Pfad für den Ankerstrom zu bilden. Bei der Schrittfolge des dynamischen bzw. Widerstandsbremsens wird zuerst der Zerhakker 26 eingeschaltet, der in Abhängigkeit von dem ansteigenden Strom umschaltet. Dann erfolgt ein Einschalten des Gliedes 122 in Abhängigkeit von einem anderen Steuerparameter, der beispielsweise die zwischen den Leitungen Io und 14 erfaßte Spannung sein kann. Der Kondensator 12 ist dann die wirkliche Stromquelle für die Feldwicklung 18, und die Energie wird gemäß der Beschreibung periodisch gespeichert. Wenn angenommen wird, daß in einem numerischen Beispiel der Erregungsstrom Io Ampere und der Ankerstrom loo Ampere betragen, ist es ersichtlich, daß eine mittlere Ankerstromkomponente von Io Ampere in den Kondensator 12 und schließlich in die Feldwicklung 18 fließt, während eine mittlere Komponente von 9o Ampere in den Widerstand 12o fließt. Steuermittel können das Tasten der Glieder 26 und 122 einstellen, um zwischen den Leitungen Io und eine im wesentlichen konstante Spannung aufrecht zu erhalten.storage in the filter capacitor, which is used during the field current reversal period has been partially emptied. When the voltage across the capacitor 12 reaches a predetermined value, a switch not described and control device not part of the present description by device 122 to convert one of the capacitor to form a different path for the armature current. In the sequence of steps of dynamic or resistance braking, the chopper 26 is switched on first, which depends on the increasing Current switches. The element 122 is then switched on as a function of another control parameter, for example may be the voltage sensed between lines Io and 14. The capacitor 12 is then the real power source for the field winding 18, and the energy is periodically stored as described. Assuming that in a numerical example the excitation current Io ampere and the armature current loo ampere it can be seen that an average armature current component of Io amps into capacitor 12 and finally into the field winding 18 flows while a mean component of 9o amps flows into resistor 12o. Control means can key the Adjust members 26 and 122 to maintain a substantially constant voltage between lines Io and 122.

Der Kreis verhält sich bei der regenerativen bzw. Nutzbremsung in ähnlicher Weise wie oben beschrieben, jedoch mit dem Unterschied, daß der Filterkondensator nicht wie zuvor ein wichtiges Teil darstellt, da die Versorgungsquelle eine konstante Spannung zwischen den Leitungen Io und 14 aufrecht erhält. Da der Kondensator 12 nicht auf ein größeres Potential als dasjenige an der Leitung Io aufgeladen werden kann, würde der Thyristor 122 nicht durchgeschaltet werden. Es ergäbe sich dann nur der Zustand des eingeschalteten Zerhackers, wobei der Strom im Anker zu einem Anwachsen durch den beschriebenen Pfad (das Glied 116, den Zerhacker 26, die Drossel 24 und den Anker 16) veranlaßt würde, während der Strom bei abgeschaltetem bzw. unterbrochenem Zerhacker über das Glied 116 in die Leitung Io und die Quelle (nicht dargestellt) durch die Leitung 14, das Glied 4o, die Drossel 24 und den Anker 16 abnimmt. Dieses Ansteigen und Abfallen des Ankerstroms stellt die mit Zer-During regenerative or regenerative braking, the circle behaves in a similar way as described above, but with the difference that the filter capacitor is not an important part as before, since the supply source maintains a constant voltage between lines Io and 14. Since the capacitor 12 cannot be charged to a higher potential than that on the line Io, the thyristor 122 would not be turned on will. This would only result in the state of the chopper switched on, with the current in the armature increasing through the path described (the link 116, the chopper 26, the throttle 24 and the armature 16) would be caused while the current is switched off or interrupted chopper via the member 116 into line Io and the source (not shown) through line 14, member 4o, throttle 24 and armature 16 decreases. This rise and fall of the armature current represents the

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hackerkreisen verbundene Welligkeitskomponente dar. Das Ein-Aus-Verhältnis des Zerhackers wird gesteuert, um den mittleren Ankerstrom auf den erwünschten Wert einzustellen.The on-off ratio the chopper is controlled to adjust the mean armature current to the desired value.

Es werden nunmehr zwei unabhängige spezielle Merkmale beschrieben. Die anfänglich im Motorfeld gespeicherte magnetische Energie wird nicht in dem Umschaltbogen verbraucht, wie es im Fall einer Anwendung elektromechanischer Mittel zur Feldumkehrung auftreten würde. Wenn der Kontaktgeber 3o geöffnet wird, während der Feldstrom in der ersten Richtung aus der Klemme 244 in die Wicklung 18 fließt, wird das Glied 116 dazu veranlaßt, die induzierte Feldspannung an die Spannung des Kondensators 12 anzuklammern.Two independent special features will now be described. The magnetic energy initially stored in the motor field is not consumed in the switching arc as it is in the case of an application electromechanical means of field reversal would occur. If the contactor 3o is opened while the field current is in the first direction flows from the terminal 244 into the winding 18, the member 116 is caused to apply the induced field voltage to clamp the voltage of the capacitor 12.

Ein zweites wichtiges Merkmal ist die Fähigkeit, das Feld in Bremsrichtung durch Verwenden der in Figur 1 dargestellten Steuerbatterie zu verstärken. Wenn die Spannung am Kondensator 12 aus irgendeinem Grunde zusammenbricht, bevor der Fluß in der Feldwicklung 18 in geeigneter Weise für den Bremsfall aufgebaut wurde, kann ein Schalter 3ol geschlossen werden. Hierdurch kann ein Strom von der Batterie durch eine Blockierdiode 3oo zum Verbindungspunkt 119, durch die Feldwicklung 18, durch das Steuerglied 31 und zurück über die Leitung 14 zur Steuerbatterie 3o2 fließen. Wenn der Selbstaufbau in normaler Weise fortschreitet, blockiert die Diode 3oo schließlich den Rückstrom und hindert diesen daran, in die Batterie zu fließen, wenn die Spannung an der Leitung Io die Batteriespannung übersteigt.A second important characteristic is the ability to control the field in the braking direction by using the control battery shown in Figure 1. If the voltage on capacitor 12 for any Basically collapses before the flux in the field winding 18 has been built up in a suitable manner for the braking event, a Switch 3ol are closed. This allows a current from the battery through a blocking diode 3oo to the connection point 119, through the field winding 18, through the control member 31 and back via the line 14 to the control battery 3o2 flow. If the self-assembly proceeds in a normal way, the diode 300 blocks eventually the reverse current and prevents it from flowing into the battery when the voltage on line Io exceeds the battery voltage exceeds.

Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, bei der die in Verbindung mit Figur 1 oben beschriebene Anordnung und parallel angeschlossene Sätze von zwei in Reihe geschalteten Motorankerkreisen benutzt werden. Ähnliche Komponenten sind daher mit gemeinsamen Hinweiszahlen belegt.Figure 2 shows a preferred embodiment in which the in connection with Figure 1 above-described arrangement and parallel connected sets of two series-connected motor armature circuits to be used. Similar components are therefore assigned common reference numbers.

Die positive Klemme 2 ist über einen geeigneten Unterbrechungssowie Leitungsschalter 6 und Filterdrosseln 8, 8' mit der positiven Leitung Io verbunden. Der Filterkondensator 12 ist an den Verbindungspunkt der Filter 8, 81 und über einen Widerstand 256 an dieThe positive terminal 2 is connected to the positive line Io via a suitable breaker and line switch 6 and filter chokes 8, 8 '. The filter capacitor 12 is connected to the connection point of the filters 8, 8 1 and via a resistor 256 to the

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negative Leitung 14 angeschlossen. Ein Filterkondensator 12' führt von der Verbindung zwischen der Spule 8' sowie der Leitung Io zum Widerstand 256, dem ein Schalter 258 parallelgeschaltet ist. Unter normalen Bedingungen ist der Kontaktgeber geschlossen, um den Widerstand 256 zu überbrücken. Er wird jedoch geöffnet, wenn die Spannung am Kondensator 12' erheblich abfällt. Dies kann durch einen nicht dargestellten und über den Filterkondensator geschalteten Spannungsfühler erfolgen. Hierdurch ergibt sich ein weicher Ladevorgang, das heißt es wird eine übermäßige Stromüberlastung des Filters während der Erregung vermieden. Ein solcher weich bzw. allmählich ladender Kreis kann selbstverständlich auch an einer anderen Position des Reihenkreises aus den Leitungsklemmen 2 sowie 4 und dem Filter angeordnet sein.negative line 14 connected. A filter capacitor 12 'leads from the connection between the coil 8 'and the line Io to the Resistor 256, to which a switch 258 is connected in parallel. Under normal conditions the contactor is closed to the resistance 256 to bridge. However, it is opened when the voltage across capacitor 12 'drops significantly. This can be done by a voltage sensor, not shown and connected via the filter capacitor, takes place. This results in a softer Charging process, i.e. excessive current overloading of the filter during excitation is avoided. Such a soft resp. gradually charging circuit can of course also at another position of the series circuit from the line terminals 2 as well 4 and the filter.

Der dem im US-Patent 3 515 97o offenbarten Typ ähnelnde Ankerzerhacker 26 ist zwischen die Leitung Io und den Verbindungspunkt 118 geschaltet. Der Zerhacker enthält eine Zerhackerhauptreaktanz 2oo und einen gesteuerten Hauptgleichrichter 2o2, wobei diese Glieder in Reihe zwischen der Leitung Io und dem Verbindungspunkt 118 liegen. Ein Kommutierungs- bzw. Umschaltkondensator 2o4 liegt parallel zur Kommutierungsreaktanz 2o6 und zum umschaltgesteuerten Gleichrichter 2o8, wobei diese Glieder 2o6, 2o8 in Reihe geschaltet sind. Die Reaktanzen 2o6 und 2oo sind an die Leitung Io angeschaltet, und die Kathode des Gleichrichters 2o8 ist über die in Reihe geschaltete Kopplungsdiode 2Io an die Verbindung 118 angeschlossen. Die gesteuerten Gleichrichter 2o2 und 2o8 sind in Vorwärtsrichtung gepolt, und ihre Steueranschlüsse sind mit der 'Ein'-Klemme 36 und der 'Aus'-Klemme 38 verbunden. Eine Kommutierungsdiode 212 ist gegensinnig parallel zum Gleichrichter 2o8 geschaltet. Ein einen Widerstand 214 und eine Diode 216 aufweisendes Ladenetzwerk führt von der negativen Leitung 14 zum Verbindungspunkt der Dioden 21o sowie 212, des Gleichrichters 2o8 und des Kondensators 2o4.The anchor chopper similar to the type disclosed in U.S. Patent 3,515,970 26 is connected between the line Io and the connection point 118. The chopper contains a chopper head reactance 2oo and a controlled main rectifier 2o2, these links in series between the line Io and the connection point 118 lie. A commutation or switchover capacitor 2o4 lies parallel to the commutation reactance 2o6 and the switchover-controlled one Rectifier 2o8, these elements 2o6, 2o8 being connected in series. The reactances 2o6 and 2oo are connected to the line Io, and the cathode of the rectifier 2o8 is connected to the connection 118 via the coupling diode 2Io connected in series. The controlled rectifiers 2o2 and 2o8 are polarized in the forward direction, and their control connections are with the 'on' terminal 36 and the 'off' terminal 38 connected. A commutation diode 212 is connected in opposite directions in parallel to the rectifier 2o8. A charging network comprising a resistor 214 and a diode 216 leads from the negative line 14 to the connection point of the diodes 21o and 212, the rectifier 2o8 and the capacitor 2o4.

Zwischen den Verbindungspunkt 118 und die negative Leitung 14 sind vier Motoren in Reihen-Parallel-Schaltung angeschlossen. Ein erster Kreis weist in Reihe geschaltet eine Motordrossel 24, Brems-Between junction 118 and negative lead 14 are four motors connected in series-parallel connection. A first circuit has, connected in series, a motor choke 24, brake

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widerstände 23 sowie 25, die durch Kontakte 27 und 29 überbrückbar sind, einen ersten Motoranker 218, einen zweiten Motoranker 16 und einen Unterbrecherschalter 3o auf. Ein zweiter und zum ersten parallel geschalteter Motorankerkreis enthält in Reihe geschaltet eine Motordrossel 24', Bremswiderstände 23' sowie 25', die durch Kontakte 27' und 29' überbrückbar sind, einen dritten Motoranker 218', einen vierten Motoranker 16' und einen Unterbrecherschalter 3o'. Die Unterbrecherschalter 3o und 3o* sind jeweils als einpolige und mechanisch gekoppelte Ausschalter dargestellt, die somit eine einpolige Umschaltanordnung bilden können. Zwischen die Leitung 14 und den Verbindungspunkt 118 ist eine Freilaufdiode 4o geschaltet. Ein einseitig leitendes Glied 116 führt von der Verbindung des Ankers 16 sowie des Schalters 3o zur Leitung lo, während ein einseitig leitendes Glied 116· zwischen die Verbindung des Ankers 16' sowie des Schalters 3ο1 und die Leitung Io geschaltet ist. Die Glieder 116 sowie 116' sind so gepolt, daß sie den erzeugten Ankerstrom während des Bremsbetriebes leiten. Die oben beschriebene Anordnung aus Figur 2 ähnelt derjenigen, die in Verbindung mit der genannten US-Patentanmeldung erläutert wurde.Resistors 23 and 25, which can be bridged by contacts 27 and 29, a first motor armature 218, a second motor armature 16 and an interrupter switch 3o. A second motor armature circuit connected in parallel to the first contains a motor choke 24 ', braking resistors 23' and 25 ', which can be bridged by contacts 27' and 29 ', a third motor armature 218', a fourth motor armature 16 'and an interrupter switch 3o '. The interrupter switches 3o and 3o * are each shown as single-pole and mechanically coupled circuit-breakers, which can thus form a single-pole switching arrangement. A freewheeling diode 4o is connected between the line 14 and the connection point 118. A one-sided conductive member 116 leads from the connection of the armature 16 and the switch 3o to the line lo, while a one-sided conductive member 116 is connected between the connection of the armature 16 'and the switch 3ο 1 and the line Io. The members 116 and 116 'are polarized so that they conduct the armature current generated during the braking operation. The above-described arrangement from FIG. 2 is similar to that which was explained in connection with the aforementioned US patent application.

Ein dynamischer bzw. Widerstandsbremskreis, der einen gesteuerten Gleichrichter 122 und einen Bremswiderstand 12o enthält, liegt zwischen der Leitung und dem Verbindungspunkt 118.A dynamic or resistance brake circuit, which contains a controlled rectifier 122 and a braking resistor 12o, is located between the line and the connection point 118.

Die zwischen die Leitungen Io und 14 geschaltete steuerbare Feldspannungsquelle 31 hat eine Ausgangsklemme 244. Die erste Motorfeldwicklung 22o und die zweite Motorfeldwicklung 18 sind zwischen der Klemme 244 und dem Punkt 119 in Reihe geschaltet, der die Verbindung zwischen dem Anker 16, dem Unterbrecher 3o und dem einseitig leitenden Glied 116 darstellt. In ähnlicher Weise sind vierte und dritte Motorankerwicklungen 18' und 22ο1 zwischen der Klemme 244 und dem Punkt 119' in Reihe geschaltet, der die Verbindung zwischen den Gliedern 16', 3o' und 116' darstellt.The controllable field voltage source 31 connected between the lines Io and 14 has an output terminal 244. The first motor field winding 22o and the second motor field winding 18 are connected in series between the terminal 244 and the point 119, which establishes the connection between the armature 16, the interrupter 3o and represents the unilaterally conductive member 116. Similarly, fourth and third motor armature windings 18 'and 22ο 1 are connected in series between terminal 244 and point 119' which represents the connection between members 16 ', 3o' and 116 '.

Die in der bevorzugten Ausführungsform benutzte Feldspannungsquelle 31 stellt einen komplementären impulskommutierten Inverter bzw. Wechselrichter des in Abschnitt 7.4 der oben erwähnten Literatur-The field voltage source used in the preferred embodiment 31 represents a complementary pulse-commutated inverter or inverter of the type described in Section 7.4 of the above-mentioned literature

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stelle von Bedford und Hoft erwähnten Art dar. Die Verwendung eines ähnlichen Kreises für andere Zwecke ist in der zuvor erwähnten Patentanmeldung offenbart. Eine Reihenschaltung zwischen den Leitungen Io und 14 enthält gesteuerte Gleichrichter 236 sowie 238 und eine mittlere mit Mittelabzapf versehene Induktivität 242. Die Anode des Gliedes 236 ist mit der Leitung Io verbunden, während seine Kathode zu einer Endklemme der Spule 242 führt. Die Anode des Gliedes 238 ist mit der anderen Endklemme der Spule 242 verbunden, während seine Kathode zur Leitung 14 führt. Zwischen der Leitung Io und dem Verbindungspunkt 244 sind eine Rückkopplungsdiode 245 und ein kleiner Widerstand 248 in Reihe geschaltet. In ähnlicher Weise liegen eine Rückkopplungsdiode 246 und ein Widerstand 25o in Reihe zwischen der Leitung 14 und dem Verbindungspunkt 244. Kommutierungskondensatoren 252 und 254 sind zwischen den Verbindungspunkt 244 und die entsprechenden Leitungen Io sowie 14 geschaltet. Die gegensinnig parallel zu den gesteuerten Gleichrichtern geschalteten Dioden sorgen nach dem Kommutieren für ein Zurückführen der in der Spule 242 gespeicherten Energie, die in den Widerständen verbraucht wird. Die gesteuerten Gleichrichter 236 sowie 238 werden aufeinanderfolgend bei vorbestimmter Frequenz mittels periodischer Zündimpulse vom Feldsteuerungskreis 33 aus Figur 1 getastet, wobei der Steueranschluß 256 des Gleichrichters 236 und der Steueranschluß 258 des Gleichrichters 238 erregt werden. Die beschriebene Anordnung sorgt für eine Selbstkommutierung der gesteuerten Gleichrichter 236 sowie 238 und somit für deren abwechselndes Durchschalten. Durch Verändern des zeitlichen Auftretens des Steuersignals, das von der Feldsteuerung 33 zu den Klemmen 256 und 258 geleitet wird, können die entsprechenden Durchschaltzeiten der Glieder 236 und 238 modifiziert werden. Hierdurch ergibt sich ein mittleres Potential an der Klemme 244. Wenn das Glied 238 durchgeschaltet und das Glied 236 gesperrt sind, befindet sich die Klemme 244 auf dem Potential der Leitung 14. Wenn das Glied 236 durchgeschaltet und das Glied 238 gesperrt sind, weist die Klemme 244 das Potential der Leitung Io auf. Daher entspricht das mittlere Potential an der Klemme 244 dem Verhältnis der Durchschaltzeit des Gliedes 236 zur gesamten Leitungszeit der Glieder 236 sowie 238 pro Zyklus.represent the type mentioned by Bedford and Hoft. The use of a similar circle for other purposes is disclosed in the aforementioned patent application. A series connection between the Lines Io and 14 contain controlled rectifiers 236 and 238 and a center-tapped inductance 242. The anode of member 236 is connected to line Io while its cathode leads to an end terminal of the coil 242. The anode of member 238 is with the other end terminal of coil 242 connected, while its cathode leads to line 14. Between line Io and junction 244 is a feedback diode 245 and a small resistor 248 connected in series. Similarly, there is a feedback diode 246 and a resistor 25o in series between line 14 and junction 244. Commutation capacitors 252 and 254 are between the connection point 244 and the corresponding lines Io as well as 14 switched. The diodes, which are connected in opposite directions in parallel to the controlled rectifiers, ensure on after commutation Returning the energy stored in the coil 242, which is consumed in the resistors. The controlled rectifier 236 and 238 are triggered successively at a predetermined frequency by means of periodic ignition pulses from the field control circuit 33 Figure 1 keyed, the control terminal 256 of the rectifier 236 and the control terminal 258 of the rectifier 238 are excited. The arrangement described ensures self-commutation of the controlled rectifiers 236 and 238 and thus their alternating switching. By changing the timing of the control signal from the field controller 33 to the Terminals 256 and 258 is routed, the corresponding switching times of members 236 and 238 can be modified. Through this there is an average potential at the terminal 244. When the element 238 is switched through and the element 236 is blocked, is the terminal 244 is at the potential of the line 14. If the element 236 is switched through and the element 238 is blocked, points the terminal 244 to the potential of the line Io. The mean potential at terminal 244 therefore corresponds to the ratio of the switching time of member 236 for the entire conduction time of members 236 and 238 per cycle.

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Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform, die von den in Verbindung mit Figuren 1 und 2 beschriebenen Beispielen dadurch abweicht, daß der Ankerzerhacker an die Zuleitung 14 statt an die Zuleitung Io angeschlossen ist. Der Unterbrecher 3o führt von der positiven Leitung Io zur Verbindung zwischen dem Motoranker 218 und der einseitig leitenden Diode 116. Während des Motorbetriebes ergibt sich ein Stromkreis über den Unterbrecher 3o, die in Reihe geschalteten Motoranker 218 und 16, die Motordrossel 24 und den Ankerzerhacker 26 zur Leitung 14.FIG. 3 shows an alternative embodiment which is different from the ones in FIG Connection with Figures 1 and 2 described examples differs in that the anchor chopper to the supply line 14 instead of the Supply line Io is connected. The interrupter 3o leads from the positive line Io to the connection between the motor armature 218 and the unilaterally conductive diode 116. During operation of the engine, a circuit results via the interrupter 3o, which are in series switched motor armature 218 and 16, the motor choke 24 and the armature chopper 26 to the line 14.

Der den Widerstand 12o und den gesteuerten Gleichrichter 122 enthaltende Widerstandsbremskreis liegt parallel zum Ankerzerhacker 26. Der Bremswiderstand 23 ist mit der Freilaufdiode 4o zwischen der Klemme der Motordrossel 24 sowie des Zerhackers 26 und der Leitung Io in Reihe geschaltet. In bekannter Weise liegt der Schalter oder Kontaktgeber 27 parallel zum Bremswiderstand und ist bis auf bestimmte Perioden einer Nutzbremsung geschlossen. Das einseitig leitende Glied 116 führt von der Leitung 14 zum Verbindungspunkt 119 zwischen dem Anker 218, dem Unterbrecher 3o und der Feldwicklung 18. Während der Nutzbremsung besteht ein Leitungspfad über die Ankerwicklungen 218 sowie 16, die Motordrossel 24, den Bremswiderstand 23, die Diode 4o, die Leitung lo, die äußere Gleichstromquelle (nicht dargestellt), die Leitung 14 und das einseitig leitende Glied 116. Die Feldspannungsquelle 31 kann von derselben Art sein, wie sie bei den Ausführungsformen aus Figuren 1 und 2 benutzt wird. Die Feldwicklungen 22o und 18 sind zwischen die Ausgangsklemme 244 der Feldspannungsquelle 31 und den Verbindungspunkt 119 in derselben zuvor beschriebenen Weise angeschaltet. The one containing resistor 12o and controlled rectifier 122 Resistance brake circuit is parallel to the armature chopper 26. The braking resistor 23 is between the freewheeling diode 4o the terminal of the motor choke 24 and the chopper 26 and the line Io connected in series. The switch is located in a known manner or contactor 27 parallel to the braking resistor and is closed except for certain periods of regenerative braking. That one-sided Conductive member 116 leads from the line 14 to the connection point 119 between the armature 218, the interrupter 3o and the field winding 18. During regenerative braking, there is a conduction path via the armature windings 218 and 16, the motor choke 24 and the braking resistor 23, the diode 4o, the line lo, the external direct current source (not shown), the line 14 and the one-sided conductive member 116. The field voltage source 31 can be of the same type as in the embodiments of FIGS is used. The field windings 22o and 18 are connected between the output terminal 244 of the field voltage source 31 and the connection point 119 in the same manner previously described.

Während der Motor- und Bremsbetriebsarten können verschiedene Steuerungsarten verwendet werden. Beispielsweise können dieselben Betriebsarten wie nach der obigen US-Patentanmeldung und ähnliche Steuerkreiskonfigurationen verwendet werden. Die vorstehend erläuterten Ausführungsformen sind nur als Beispiele zu betrachten, und es sind zahlreiche Änderungen sowie Modifikationen im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich.Various types of control can be used during the motor and brake modes be used. For example, the same modes of operation as in the above US patent application and the like can be used Control circuit configurations can be used. The embodiments explained above are to be regarded only as examples, and numerous changes and modifications are possible within the scope of the present invention.

- Patentansprüche -- patent claims -

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Claims (9)

PatentansprücheClaims l\ Ansteuerungseinrichtung für Gleichstrommotoren mit Anker- und Feldwicklungen, wobei die Motoren während eines Motorbetriebes eine mechanische Last antreiben und während des Bremsbetriebes von der Last getrieben werden/ und während des Motorbetriebes die Ankerwicklungen zwischen Leiter erster und zweiter Polarität geschaltet sind, die mit einer Gleichstromquelle verbunden werden können, wobei die Richtung des Stromes durch die Feldwicklungen während des Bremsbetriebes umgekehrt wird und wobei die Ankerwicklungen angekoppelt werden, um einen Kreis zum Verbrauchen bzw. Abbauen des erzeugten Ankerstroms zu speisen, gekennzeichnet durch erste und zweite Leiter (lo, 14), durch Ankerwicklungen (16, 218, 161, 218') mit ersten und zweiten Klemmen (118, 119), von denen die erste (118) über Ankerimpedanzglieder (26, I2o, 122) mit dem ersten Leiter (lo, 14) verbindbar ist, durch Unterbrecherschaltmittel (3o), die während des Bremsbetriebes geöffnet sowie während des Motorbetriebes geschlossen sind, und zwischen die zweite Klemme (119) und den zweiten Leiter (14, lo) geschaltet sind, durch nur während des Bremsbetriebes leitende Mittel (116), die zwischen die zweite Klemme (119) und den ersten Leiter (lo, 14) geschaltet sind, durch erste sowie zweite Impedanzglieder (31), die zwischen die ersten und zweiten Leiter (lo, 14) geschaltet sind und an ihrem Verbindungspunkt eine Ausgangsklemme (244) steuerbarer Spannung bilden, und durch zwischen diese Ausgangsklemme (244) und die zweite Klemme (119) geschaltete Feldwicklungsmittel (18, 22o), so daß der Feldstrom während des Motorbetriebes in einer ersten Richtung und während des Bremsbetriebes in einer zweiten Richtung fließt. l \ driving means for DC motors with the armature and field windings, the engines during engine operation to drive a mechanical load, and are driven during braking operation by the load / and are connected during motor operation the armature windings between conductors of the first and second polarity connected to a DC power source can be connected, the direction of the current through the field windings being reversed during braking operation and the armature windings being coupled to feed a circuit for consuming or reducing the armature current generated, characterized by first and second conductors (lo, 14), by armature windings (16, 218, 16 1 , 218 ') with first and second terminals (118, 119), of which the first (118) can be connected to the first conductor (lo, 14) via armature impedance elements (26, I2o, 122) is, by interrupter switching means (3o), which open during braking and closed during engine operation are, and are connected between the second terminal (119) and the second conductor (14, lo), by means (116) which are conductive only during braking operation and which are connected between the second terminal (119) and the first conductor (lo, 14) are connected, through first and second impedance elements (31), which are connected between the first and second conductors (lo, 14) and form an output terminal (244) of controllable voltage at their connection point, and through between this output terminal (244) and the second Terminal (119) connected field winding means (18, 22o) so that the field current flows in a first direction during motor operation and in a second direction during braking operation. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Impedanzglieder jeweils Schaltglieder (236, 238) aufweisen, die aufeinanderfolgend und abwechselnd leiten können.2. Device according to claim 1, characterized in that the first and second impedance elements each switch elements (236, 238), which can lead consecutively and alternately. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel (33)3. Device according to claim 2, characterized by means (33) 609812/0691609812/0691 — ι ο —- ι ο - zum Verändern der Durchschaltzeit eines der Schaltglieder in bezug auf das andere Schaltglied, um das mittlere Potential an der steuerbaren Ausgangsklemme (244) zu steuern.for changing the switching time of one of the switching elements with respect to the other switching element to the mean potential the controllable output terminal (244). 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Mittel ein unilateral leitendes Glied (116) aufweisen, welches entsprechend gepolt ist, um den erzeugten Ankerstrom während des Bremsbetriebes zu leiten.4. Device according to claim 3, characterized in that the conductive means comprise a unilaterally conductive member (116), which is polarized accordingly in order to conduct the armature current generated during braking. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerimpedanzglieder Zerhackerschaltmittel (26) aufweisen.5. Device according to claim 4, characterized in that the armature impedance elements have chopper switching means (26). 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Schaltmittel gesteuerte Gleichrichter aufweisen, die in einem selbstkommutxerenden Gegentaktzerhackerkreis (26) angeordnet sind.6. Device according to claim 5, characterized in that the first and second switching means have controlled rectifiers which are in a self-commutating push-pull chopper circuit (26) are arranged. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß einseitig leitende Mittel (4o) vom zweiten Leiter zur ersten Klemme (118) der Ankermittel führen.7. Device according to claim 6, characterized in that on one side conducting means (4o) from the second conductor to the first terminal (118) of the anchor means. 8. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kondensatorglieder (12, 121) zwischen die ersten und zweiten Leiter (lo, 14) geschaltet sind.8. Device according to claim 2, characterized in that capacitor elements (12, 12 1 ) are connected between the first and second conductors (lo, 14). 9. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Verstärken des im Bremsbetrieb durch die Feldwicklungen fließenden Stroms eine Spannungsquelle (3o2) und ein einseitig leitendes Glied (3oo) aufweisen, wobei diese Teile in Reihe zu den Feldwicklungen (18, 22o) geschaltet sind und das einseitig leitende Glied entsprechend gepolt ist, um den Strom im Bremsbetrieb von der Spannungsquelle durch die Feldwicklungen zu leiten.9. Device according to claim 2, characterized in that means to amplify the current flowing through the field windings during braking operation, a voltage source (3o2) and a one-sided have conductive member (3oo), these parts being connected in series with the field windings (18, 22o) and on one side conductive member is polarized accordingly to the current in braking operation from the voltage source through the field windings conduct. 609812/0691609812/0691
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