DE2615204A1

DE2615204A1 - Schaltung fuer die nutzbremsung eines gleichstormreihenschlussmotors

Info

Publication number: DE2615204A1
Application number: DE19762615204
Authority: DE
Inventors: Manfred Kremer
Original assignee: STILL GmbH
Current assignee: STILL GmbH
Priority date: 1976-04-08
Filing date: 1976-04-08
Publication date: 1977-10-27
Also published as: FR2347228A1; FR2347228B1; US4186333A; JPS52124122A; BG34914A3; IT1078034B; GB1575135A

Description

B 76/22 . 23. März 1976

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Schaltung für die Nutzbremsimg eines Gleichstromreihenschlußmotors.

Die Erfindung betrifft eine Schaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Antriebe mit derartigen Schaltungen werden in Verbindung mit elektronischen Impulssteuerungen für Elektrofahrzeuge mit Batteriebetrieb eingesetzt.

Um mit einer solchen Antriebsausführung das jeweilige Fahrzeug abbremsen und dabei elektrische Energie in die Fahrzeugbatterie rückführen zu können, sind bestimmte SchaltungsmaBnahmen erforderlich. Die als Motor vorgesehene_/ beim Bremsen als Generator arbeitende Maschine muß, um als Generator arbeiten zu können, zunächst von der Batterie über einen Widerstand erregt werden. Die Dimensionierung dieses Widerstandes hängt davon ab, bei

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welcher Drehzahl der Maschine die Selbsterregung einsetzen soll. In Reihe mit der Maschine ist ein Hauptthyristor für die Steuerung derselben geschaltet. Außerdem ist eine Kommutierungseinrichtung vorgesehen, die einen Kondensator enthält, der nach beendeter Löschung des Hauptthyristors über den Widerstand, über den beim Einleiten des Bremszustandes der zur Erregung dienende Strom fließt, und über einen zweiten Thyristor (Löschthyristor) aufgeladen wird.

Bei den bisher bekannten Schaltungen dieser Art war der in Reihe mit dem Motor geschaltete Widerstand, über den der zur Erregung dienende Strom fließt, ein Widerstand kleinen Widerstandswertes, das heißt ein niederohmiger Widerstand. Der Kondensator der Kommutierungseinrichtung wurde über diesen Widerstand somit sehr schnell aufgeladen, so daß keine Störungen durch eine Verzögerung der Kondensatoraufladung zu befürchten waren. Andererseits hatte die Tatsache, daß dieser Widerstand einen sehr kleinen Widerstandswert hatte, zur Folge, daß sehr große Ströme über diesen Widerstand flössen, so daß in diesem Widerstand sehr viel Energie in Wärme umgesetzt wird und damit der Nutzung entzogen wird. Zusätzlich bereitet die Abführung der großen Wärmemenge ein Problem.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energieverlust in dem genannten Widerstand stark zu verringern und trotzdem Störungen zu vermeiden, die durch zu langsames Aufladen des Kondensators entstehen könnten. Damit in Zusammenhang stehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, zu sichern, daß In jeweils hinreichend kurzer Zeit die für das Zünden der Thyristoren erforderlichen Bedingungen geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Dabei ist zu berücksichtigen, daß dann, wenn, der Widerstand, über den der für die Selbsterregung dienende Strom fließt, einen sehr hohen Widerstandswert hat, der Kondensator der Kommutierungseinrichtung über diesen Widerstand derart langsam aufgeladen werden kann, daß dieser Kondensator bis zum erneuten Zünden des Hauptthyristors nicht genug aufgeladen ist, so daß beim folgenden Umladevorgang zu wenig Energie für die nun folgende Löschung des Hauptthyristors zur Verfügung steht und es dadurch zu einer Störung kommt. Das heißt, die Zeltkonstante des aus dem genannten Widerstand und dem Kondensator gebildeten R-C-Gliedes kann dann, wenn der Widerstand einen großen Widerstandswert hat, so groß sein, daß der Kondensator der Kommutierungseinrichtung zu langsam aufgeladen wird, um einen störungsfreien Batrieb zu sichern. Die Schaltung gemäß der Erfindung ermöglicht es jedoch, den

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Widerstand als Widerstand hohen Widerstandswerts auszugestalten und trotzdem einen störungsfreien Betrieb au siehern.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkelten angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles eines Fahrantriebes eines FlurfOrderzeuges erläutert.

Der Fahrmotor weist den Anker 1 und die Feldwicklung 2 auf. Er wird über die Batterie 3 gespeist. Der Motorstrom wird über den Impulsgenerator 4 gesteuert. Hierfür ist ein Steuerkreis vorgesehen,der aus einem ersten Thyristor 5 (Haupt-Thyristor) und einem zweiten Thyristor 6 (Lösohthyrißtor) besteht« wobei der Toransohluß des zweiten Thyristors 6 von dem Impulsgenerator 4 aus gesteuert wird. Zwischen den Anoden der beiden Thyristoren 5 und 6 liegt der Kondensator 7 (Löschkondensator). Kathodenseltig 1st Jeder der Thyristoren 5 und mit einer Wicklung des Stromwandlers 8 verbunden, wobei auf der Kathodenseite des ersten Thyristors 5 die Wicklung 8(1)

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liegt und auf der Kathodenseite des Thyristors 6 die Wicklung 8(2) liegt. Parallel zu dem Thyristor 6 ist ein Widerstand 9 geschaltet, In Reihe mit der Wicklung 8(2) des Stromwandlers liegt die Diode 10. Der Anker 1 und die Feldwicklung 2 des Motors sind In Beine geschaltet. In soweit entspricht die Schaltung dem bekannten Stand der Technik,

Zum bekannten Stand der Technik gehört weiterhin, daß in Reihe mit dem Anker 1 und der Feldwicklung .2 des Motors ein Widerstand 11 geschaltet ist, der durch einen Sehalter 12 überbrückt werden kann. Bei den bisher bekannten Schaltungen ist dieser an der Stelle des Widerstandes 11 befindliche Widerstand ein Widerstand mit kleinem Widerstandswert und entsprechend großem Bauvolumen, beispielsweise ein Widerstand mit einem Widerstandwert von 5 Ohm. Bei 8o Volt Betriebsspannung werden somit in diesem Widerstand 1280 Watt umgesetzt.

Im Gegensatz dazu ist gemäß der Erfindung der Widerstand 11 ein Widerstand mit hohem Wideretandswert, also ein hochohmiger Widerstand. Hat beispielsweise der Widerstand 11 einen Wideretandswert von 68 Ohm, so werden bei 8o Volt Betriebsspannung in diesem 9k Watt umgesetzt, das heißt die Verlustleistung in diesem Widerstand beträgt nur etwa 7 % der Verlustleistung, die in einem Widerstand mit 5 Ohm auftreten würde.

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Der hohe Widerstandswert des Widerstandes 11 bedingt, daß der Kondensator 7 über diesen Widerstand nur langsam aufgeladen wird, da der Widerstand 13,der für ganz andere, hier nicht zu erörternde Zwecke dient, sehr hochohmig ist und deshalb zum Aufladen des Kondensators 7 nur sehr wenig beitragen kann, das heißt, daß über diesen Widerstand 13 der Kondensator 7 extrem langsam aufgeladen wird. Immerhin erfolgt über diesen Widerstand 13 und dem Widerstand 9 auch schon ein Vorladen des Kondensators 7· Das Aufladen erfolgt nach einer e-Funktion, deren Zeitkonstante erheblich größer wird, wenn der Widerstand in der Zuleitung größer wird. Ist die Spannung an dem Verknüpfungspunkt 14 zu niedrig, weil der Kondensator 7 noch nicht hinreichend aufgeladen ist, und wird in diesem Spannungszustand der Thyristor 5 gezündet, so schwingt infolge der geringen Spannung am Punkt 14 nur ein geringer Strom über den Thyristor 5, den Stromwandler und die Diode 10, so daß beim folgenden Löschvorgang zu wenig Lösehenergie zur Verfugung steht mit der Folge, daß der Thyristor 5 nicht gelöscht wird. Das hat zur weiteren Folge, daß die Funktion der Schaltung gestört ist. Wird in diesem Zustand das Fahrpedal betätigt, so fährt das Fahrzeug nicht an sondern es wird Störsignal gegeben.

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Um das zu vermeiden, ist einerseits an den Verknüpfungspunkt 14, andererseits an die Verbindungsleitung 17 ein Spannungsteiler 15s 16 gelegt. Die zwischen den Widerständen 15 und 16 dieses Spannungsteilers abgenommene Spannung wird über die Leitung dem Komparator 19 zugeleitet, dem andererseits über die Leitung 20 von dem Spannungsstabilisator 21 eine Bezugsspannung zugeleitet wird. Der Ausgang des Komparators 19 ist mit einer Torschaltung 22 verbunden, die über die Leitung den Impulsgenerator 4 beeinflußt, so daß dieser nur dann Zündimpulse durchschaltet, wenn an dem Verknüpfungspunkt eine Spannung anliegt, die hinreichend hoch ist, das heißt die Spannung an Leitung 18 über der über die Leitung 20

Bezugsgegebenen spannung liegt. Dadurch wird vermieden, daß der Thyristor 5 gezündet werden kann, wenn der Kondensator J noch nicht hinreichend aufgeladen ist. Der Aufbau dieser Spannung erfolgt derart rasch, daß der Fahrer diese Verzögerung nicht bzw. zumindest nicht störend merkt.

Der Widerstand 24 ist ein Vorwiderstand für den Spannungsstabilisator 21. Die Schutzdiode 25 schützt gegen negative Spannungsspitzen.

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Obwohl der Widerstand 11 einen hohen Widerstandwert hat, wird somit durch die Teile 15 bis 23 vermieden, daß der SSiyristor 5 bei zu geringer Spannung zündet.

Der Bremsstrom fließt in die Batterie 3 zurück. Unabhängig davon ist durch diese Schaltung eine Gegenstrombremsung

«nnieht möglich gemacht, das heißt ein Bremsen dadurch, daß der Motor auf entgegengesetzte Drehriehtung geschaltet wird. Es ist jedoch unwahrscheinlich, daß der Fahrer die Gegenstrombremsung wählt, wenn er die befuemere und in ihrer geschwindigkeitsabhängigen Charakteristik angenehmere Bremsung der vor-erwähnten Art wählen kann. Die Schaltung kann derart ausgestaltet sein, daß bei Betätigung des Bremspedals unabhängig vom Fahrtrichtungssohalter das Rückwärtsschütz eingeschaltet wird. In diesem Falle ist eine Nutzbremsung nur bei Vorwärts rollendem Fahrzeug möglich. Der Motor arbeitet In Selbsterregung, wobei der Erregungsvorgang über den Widerstand 11 eingeleitet wird· Bei Abschalten des ersten !Thyristors 5 wird die im Motor gespeicherte Energie über die FretLaufdiod« 26 und die Bremsdiode 27 abgebaut* Liegt bei hohen Drehzahlen des Ankers 1 die Anker-EMK über der Spannung der Batterie 3, wird die Diode 28 stromführend. Die Bremsenergle wird der Batterie 3 zugeführt.

Zweckmäßigerweise ist das in der Zeichnung nicht mehr dargestellte Bremspedal sowohl mit dieser Schaltung als auch mit einer mechanischen Bremse verbunden derart, daß für die mechanische Bremse ein toter Weg vorgegeben ist und der Schalter 12 geöffnet wird, während das Pedal diesen toten Weg zurücklegt. Je nach Stellung des Bremsgebers wird das Fahrzeug stärker oder schwächer gebremst. Die Bremswirkung nimmt bei gegebener Einstellung mit zunehmender Geschwindigkeit zu. Durch die stufenlose Regelung kann das Fahrzeug mit nahezu jeder gewünschten Geschwindigkeit bergab fahren. Der Motor wird nicht stärker als bei Widerstandsbremsung belastet.

Patentansprüche:

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Claims

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Patentansprüche:

Schaltung für Nutzbremsung bei einem Antrieb mit einem Gleichstrommotor und einem Widerstand, der in Reihenschaltung mit Anker und Feldwicklung des Motore liegt und durch einen Schalter überbrückbar ist und ferner mit einem ersten Thyristor, der in die Leitung zwischen Motor und Batterie geschaltet ist und mit einer einen Kondensator enthaltenden Kommutierungseinrichtung _t die parallel zum ersten Thyristor geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der in Reihe mit dem Motor (l, 2) liegende Widerstand (11) hochohmig ist und daß an die Verbindung (14) zwischen dem Motor (1, 2),dem ersten

(7> Thyristor (5) und dem Kondensator einerseits und dem Kathodenanschluß (17) dieses ersten Thyristors (5) andererseits ein Spannungsfühler (15* 16) angeschlossen ist, der die Kommutierungseinrichtung steuert.
2.) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommt|tierungseinrichtung einen zweiten Thyristor (6) - enthält, dessen Anodenanschluß mit der zweiten Seite des Kondensators (7), dessen erste Seite an den Anoden-

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anschluß des ersten Thyristors (5) angeschlossen ist, verbunden ist und dessen Kathodenanschluß mit dem Kathodenanschluß des ersten Thyristors (5) verbunden ist, wobei an jeden der beiden Thyristoren (5 und 6) je eine Wicklung eines Stromwandlers (8) angeschlossen ist, und daß der Spannungsfühler (15, 16) eine Torschaltung (22) beeinflußt, die den ersten Thyristor (5) steuert.
3.) Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem zweiten Thyristor (6) und der diesem zugeordneten Wicklung (8(2)) des Stromwandlers eine Diode (10) geschaltet ist und über diese der Anodenanschluß und der Kathodenanschluß des zweiten Thyristors (6) miteinander verbunden sind.
4.) Schaltung nach einem der Ansprüche 2 oder 3t dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Thyristor (6) ein Widerstand (9) geschaltet ist sowie parallel zum Motor (1, 2) ein weiterer Widerstand (13) geschaltet ist.
5.) Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsfühler als an die Verbindung zwischen Motor (1, 2) und erstem Thyristor (5) einerseits und

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an die die Kathodenseiten der beiden Thyristoren (5 und 6) verbindende Leitung (17) andererseits angeschlossener Spannungsteiler (15* 16) ausgestaltet ist, und daß die zwischen den beiden Widerständen (15 und 16) dieses Spannungsteilers (15» 16) abgegriffene Spannung und eine vorgegebene Referenzspannung einem Komparator (19) zugeführt werden und daß dessen Ausgang zu der Torschaltung (22) geführt 1st, die den Impulsgenerator (4) beeinflußt.
6.) Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von der Torschaltung (22) aus zusätzlich der Toranschluß des ersten Thyristors (5) gesteuert wird.

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