DE2656620C3

DE2656620C3 - Nutzbrems-Regeleinrichtung für Gleichstromreihenschlußmotoren

Info

Publication number: DE2656620C3
Application number: DE2656620A
Authority: DE
Inventors: Michimasa Mito Horiuchi; Hiroshi Katsuta Narita
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-12-17
Filing date: 1976-12-14
Publication date: 1980-02-07
Also published as: CA1094634A; DE2656620B2; US4087727A; FR2335994A1; BR7608359A; JPS5836597B2; DE2656620A1; FR2335994B1; JPS5273320A

Description

gangsspannung VcFdes Fühlers PTsund der Ausgangsspanriung V^ des Fühlers PTm unter die Spannung Δ Vo am Beginn des Ausgangssignals des Spannungsreglers AVR abgesenkt wird, entsteht eine Ausgarigsspannung Va durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung

\\ + Tv ■ s J '

Tv = Zeitkonstante und
S = Laplace-Operator.

Weiterhin ist vorgesehen ein Vergleicher-Verstärker AMP eines automatischen Stromreglers ACR zum Vergleichen der Spannung Vw, die vom Strom-Führungswert Vip durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung

U + Tp-SJ'

erzeugt ist,

mit der Spannung Vim proportional zum Motorstrom Im und der Ausgangsspannung Va des Spannungsreglers A VR und zum Abgeben der Abweichung dazwischen an den Phasenschieber APS durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung

\\ +Tc-SJ'

mit Tc = Verstärkungsfaktor. Das Ausgangssignal des Phasenschiebers APS wird zum Steueranschluß des Zerhackers CH gespeist, um das Ausgangssignal des automatischen Phasenschiebers APS zu steuern, d.h., das Tastverhältnis γ des Zerhackers CH, das definiert ist durch:

30

35

•Ein

Τε,π — Einschalt-Zeit des Zerhackers,
Taus = Ausschalt-Zeit des Zerhackers und
T = Zerhacker-Periode.

Wenn der Zerhacker CH eingeschaltet ist, fließt der durch die Anker-EMK Em erzeugte Strom in einer geschlossenen Schleife vom Zerhacker CH durch den Widerstand R, den Anker M, die Feldwicklung F, die Giättungsdrossel MSL und zurück zum Zerhacker CH. Wenn der Zerhacker CHandererseits ausgeschaltet ist, fließt der Strom von Erde und durch den Widerstand, den Anker Af, die Feldwicklung F, die Giättungsdrossel MSL und die Diode Ds zurück zur Stromversorgung H über den Scherenstromabnehmer P. Das Ausgangssignal V₄ des Spannungsreglers AVR wirkt auf den Stromregler ACR, um den Strom-Führungswert Vw zu verringern.

Es ist in F i g. 1 nun der Widerstand R im Bereich hoher Drehzahl eingeschaltet, wo die Motorspannung fwhöheralsdie Ersatzquellenspannung VcZ(I — y_m/n) ist Im eingeschalteten Zustand des Widerstandes R arbeitet der Spannungsregler AVR so, daß die Motorspannung Em minus dem Spannungsabfall ImR am Widerstand R(Em- ImR=Vm) nicht höher als die Ersatzquellenspannung VcZ(I —y_mi„) wird. Wenn der

45

so

60

65 Motor in der Drehzahl so verringert wird, daß die Motorspannung Em niedriger als die Ersalzqtiellenspannung Vcj(\-y_min) wird, ist der Widerstand R kurzgeschlossen; Mit anderen Worten, wenn die Bedingung

V_MU Vcf{\-_Vmi,)-l_hiR

20

40 vorliegt, wird das Schütz K geschlossen. In der Anfangsstufe des Nutzbremsens ist der in der Feldwicklung /·" fließende Strom klein und daher ist die erzeugte Spannung Em niedrig, so daß die Gleichung (1) erfüllt ist, sobald das Nutzbremsen beginnt. Zum Steuern des Schalters oder Schützes K wurde eine in Fig.3 dargestellte Schaltung entwickelt und geprüft, bei der das Signal Vk zum Kurzschließen des Schützes K abhängig von der Erfüllung der Gleichung (1) nach z. B. einer Zeitdauer t\ erzeugt wird, die erforderlich ist, damit der Strom-f-ührungswert Vip'. der durch das Verzögerungsglied erster Ordnung

L ^

ί + Tp ■ s J

geschickt ist, im wesentlichen gleich dem ursprünglichen Strom-Führungswert Vw wird, wie dies in Fig.2 zur Erläuterung des Betriebs dargestellt ist. In der Fig.3 werden die Spannung VcC proportional zur Ersatzquellenspannung VcZ(I -y_min), für die Spannung Vm' proportional zur Spannung V_M, die die Motorspannung Em minus dem Spannungsabfall ImR am Widerstand R und die Spannung Vr-, die durch die Konstante A\ als Spannung Vim geschickt und proportional zum Spannungsabfall ImR am Widerstand R ist, an einen ersten Vergleicher CPi abgegeben. Andererseits werden die Spannung V/p", die durch Multiplizieren des Strom-Führungswertes Vyp mit der Konstanten A? erhalten wird und etwas kleiner als der Strom-Führungswert Vw ist, und die Spannung V/p', die vom Strom-Führungswert V/pdurch das Verzögerungsglied erster Ordnung

/ 1 \
^ 1 + Tp-S )

erhalten ist, an einen zweiten Vergleicher CP2 abgegeben. Die Vergleicher CPi und CP2 arbeiten so, daß bei jeweils negativen Eingangsspannungen Vcpi und Vcp2 die Ausgangsspannungen »0« sind, während die Ausgangsspannungen Vcp\ und Vcp2' jeweils abhängig von positiven Eingangsspannungen Vcp< bzw. Vcp2 erzeugt werden. Ein UND-Glied AND erzeugt ein Kurzschlußsignal Vk zum Schließen des Schützes K abhängig von beiden Ausgangsspannungen Vcpi' und Vcp2 der Vergleicher CPi bzw. CP2- Mit anderen Worten, der Vergleicher CP2 erzeugt die Ausgangsspannung Vcp2 und kommt in einen Bereitschaftszustand im Zeitpunkt fi, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. Wenn die Gleichung (1) erfüllt ist, erzeugt der Vergleicher CPi die Ausgangsspannung V_Cpi, so daß das Kurzschlußsignal Vk durch das UND-Glied AND erzeugt wird, um so das kurzschließende Schütz K umzulegen. Es hat sich gezeigt, daß die Schaltung der Fig.3 die unten aufgezeigten Nachteile aufweist.

Das Diagramm der F i g. 4 zeigt die Kennlinien des Motorstromes /m in Bezug zur Motor-Drehzahl n, wenn die Ausgangsspannung V_A vom Spannungsregler AVR in den Bereichen hoher Drehzahl erzeugt wird. Die Kurve a zeigt eine kritische Kennlinie, bei der M■_■'.. oremsen bei kleinstem Tastverhältnis v_m;„ des

Zerhackers CH mit eingeschaltetem Widerstand R möglich ist, während eine Kurve a' die statische Kennlinie aufgrund des Betriebs des Spannungsreglers A VR darstellt. Weiterhin zeigt eine Kurve b die kritische Kennlinie, bei der Nutzbremsen bei kleinstem Tastverhältnis y„,i„ des Zerhackers CH mit kurzgeschlossenem Widerstand R möglich ist* Und eine Kurve b' stellt die statische Kennlinie bei betriebenem Spannungsregler A VR dar. Es sei angekommen, daß das Nutzbremsen im Zeitpunkt 0 in F i g. 2 beginnt, und daü der Betriebspunkt des Nutzbremsens im Zeitpunkt t\ den Wert x, aufweist. Im Punkt Yi ist die Spannung Vm. die die Motorspannung Fm der Fig. 1 minus dem Spannungsabfall ImR am Widerstand R darstellt, unter die Ersatzquellenspannung VcV(I -y_m,„) gesteuert. Un tcr dieser Bedingung nimmt der Strom Aw den Verlauf von Iuι nn if i ρ ά\ Ηργ klpirj^r :i!^c. der Strom Ι\ί\ äquivalent zum Strom·Führungswert Vipisl. und es hat sich gezeigt, daß der Spannungsabfall ImR am Widerstand R so klein ist. daß die Gleichung (1) erfüllt werden kann. Es sei z. B. angenommen, daß Ki = 1500 V. Im 2 = 300A. )<„„„ = 0.05. R = 0,2 Ω. V_M = I35OV betragen und die Belriebsstartspannung des Spannungsreglers A VR den Wert AVo = 75 V hat. Die linke Seite der Gleichung (1) beträgt 1350 V, während die rechte Seite hiervon den Wert 1365 V hat. wodurch Gleichung (1) erfüllt wird. Da der Zeitpunkt fi in Fig. 2 bereits erfüllt ist und die Ausgangsspannung Vcp2 vom ^v-^gleicher CPj der Fig. 3 erzeugt ist, bewirkt die Erfüllung der Gleichung (1) in Punkt x\ in Fig. 4, daß der Vergleicher CPi in Fig. 3 die Ausgangsspannung V_(P,' erzeugt, so daß das UND-Glied AND das Kurzschlußsignal Vfc erzeugt, um so das kurzschließende Schütz K zum Kurzschließen des Widerstandes R umzulegen. Wenn der Widerstand R im Punkt *i in F i g. 4 auf diese Weise kurzgeschlossen ist, verschiebt sich der Betriebspunkt zum Punkt Λ'2 auf der statischen Kennlinie b'. die dem Kurzschließen des Widerstandes R zugeordnet ist. Auf diese Weise wird das folgende Nutzbremsen auf der Kennlinie b' bewirkt. Das Ergebnis ist eine geringe Nutzbremsleistung und eine herabgesetzte Nutzleistung, wodurch die Wirkung aufgrund des Einschaltens des Widerstandes R stark verkleinert wird.

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Nutzbrems-Regeleinrichtung für Gleichstromreihenschlußmotoren mit parallelgeschaltetem Zerhacker, bei der die Nachteile der oben erläuterten Regler vermieden werden.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der F i g. 5 bis 9 näher erläutert.

In Fig.5, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, dient der Vergleicher CPi zum Erzeugen einer Ausgangsspannung Vcp\ abhängig vom positiven Zustand der Spannung Vcpu die die Ausgangsspannung VcF des Fühlers PTs proportional zur Ersatzquellenspannung VcZ(I —y_mi_n) ist, minus der Ausgangsspannung Vm' proportional zur Spannung Vm (die die Motorspannung Em minus dem Spannungsabfall ImR am Widerstand R ist) und der Ausgangsspannung Vr' proportional zum Spannungsabfall ImR des Widerstandes /?(die durch Multiplizieren der Ausgangsspannung Vim des Fühlers CTm proportional zum Motorstrom Im mit einer Konstanten A\ erhalten wird). Dies zeigt, daß der Vergieicher CPi das Ausgangssignal Vom' erzeugt wenn die Gleichung (1) erfüllt ist. Der Vergleicher CP2 erzeugt andererseits die Ausgangsspannung V_Cp2 abhängig vorn positiven Zustand der Spannung Vcpi, die die Spannung V/p' ist, die vom Strom-Führungswert durch das Verzögerungsglied erster Ordnung

(j +Tp-SJ

erhalten wird* minus der Summe der Ausgangsspanhung Va des Spannungsreglers A VR und der Spannung VV. die etwas kleiner als der Strom-Führungswert Vn· ist. wobei die Spannung Vn·" durch Multiplizieren des Slrom-Führungswerles V/p mit der Konstanten Ai erhalten wird. Mit anderen Worten, die Ausgangsspannung V(Pi beginnt im Zeitpunkt I₇ in Fig. 6 erzeugt zu Werden. Das UND-Glied AND gibt das Signal V* zum Schütz K ab. um den Widerstand R kurzzuschließen, wenn die Vergieicher CPi und CPj die Ausgangsspan-

Gemäß dem in Fig. 5 dargestellten ersten Ausfüh rungsbeispiel wird die Ausgangsspannung V, p' durch den Vergleicher CPi abhängig von der Erfüllung der Gleichung (1) im Punkt αί auf der Kennlinie a'mit dem Widerstand R im Stromweg und der Motordrehzahl-Kennlinie der F i g. 4 erzeugt. Da die Ausgangsspannung Va des Spannungsreglers A VR im Punkt *t so groß ist. wird der Zeilpunkt I2 in F i g. 6 nicht erreicht. Daher ist die Eingangsspannung tyy>₂ des Vcrgleichers CP} negativ, so daß dieser kein Ausgangssignal erzeugt. Damit erzeugt das UND-Glied AND kein Signal V* zum Kurzschließen des Widerstandes R. Auf diese Weise wird das Nutzbremsen auf der Kennlinie a'rnii eingeschaltetem Widerstand /?(vgl. F i g. 4) fortgesetzt.

Mit abnehmender Motor-Drehzahl wird die Ausgangsspannung V₄ des Spannungsreglers A VR verringert, so daß die Eingangsspannung V_CP2 des Vergleichers CP2 positiv wird und dieser die Ausgangsspannung VcP2 im Zeitpunkt h erzeugt. Unter dieser Bedingung liegt der Nutzbrems-Betriebspunkt bei y\ auf der Kennlinie a'der Fig.4. und der Motorstrom Im nähert sich dem Strom h<\ äquivalent dem Strom-Führungswert Vip. Als Frgebnis ist der Spannungsabfall Au. R am Widerstand R in Gleichung (1) so groß, daß die Gleichung (1) nicht erfüllt ist. Die Eingangsspannung des Vergleichers CPi ist deshalb negativ, wodurch verhindert wird, daß ein Ausgangssignal vom Vergleicher CPi erzeugt wird, so daß kein Kurzschlußsignal V_K für den Widerstand R vom UND-Glied AND abgegeben wird. Folglich verschiebt sich der Nutzbrems-Betriebspunkt vom Punkt y\ zum Punkt yi auf der Kennlinie a' in F i g. 4. Wenn der Betriebspunkt so nach /2 verschoben wird, verringert sich die Ausgangsspannung des Spannungsreglers A VR nach Null und kommt aus dem Spannungs-Regelbereich heraus, so daß der Motorstrom Im auf einem Pegel äquivalent zum Strom-Führungswert Vip geregelt wird. Der Widerstand R wird kurzgeschlossen, wenn die Gleichung (1) in einem vorbestimmten Regelbereich des Motorstromes Im erfüllt ist.

Beim betrachteten Ausführungsbeispiel wird der Widerstand R im Spannungs-Regelbereich nicht kurzgeschlossen, wenn die Spannung V)ii(die die Motorspannung Em weniger dem Spannungsabfall ImR am Widerstand R in F i g. 1 ist) unter die Ersatzquellenspannung VcZ(I —Vmm) geregelt ist, d-h, so lange der Spannungsregler AVR die Ausgangsspannung V_A erzeugt, wodurch eine wirkungsvolle Nutzbrems-Regelung ohne jeden Ausfall der Nutzbremsleistung oder Verringerung der Nutzleistung ermöglicht wird.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in

Fig. 7 dargestellt, in der einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in F i g. 5. Das Ausführungsbeispiel der F i g. 7 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig.5 dadurch, daß die Ausgangsspannung V_Cp₂ durch den Vergleicher CP₂ abhängig von einem positiven Zustand von Vw' erzeugt wird, das den Strom-Führungswert K//>darstellt, der durch das Verzögerungsglied erster Ordnung

\\ + Tp- SJ

geschickt ist, minus der Spannung Vw", die den Strom-Führungswert Vw, über die Konstante A₂ eingespeist, darstellt, wobei die Spannung Vw" kleiner als der Strom-Führungswert Vw ist. Weiterhin ist die Ausgarsgsseite des Vergleichen CP₂ mit einem weiteren UND-Glied AND' verbunden, um eine Ausgangsspannung Vn zu erzeugen, wenn die Äusgangsspannung VU des Spannungsreglers A VR am invertierten Eingang des UND-Gliedes AND' Null ist. Mit anderen Worten, das UND-Glied AND erzeugt das Kurzschlußsignal V_K für den Widerstand R nicht, bis der Vergleicher CPi die Äusgangsspannung Vcpv abgibt und das UND-Glied AND' die Ausgangsspannung Vn erzeugt. Auf diese Weise liegt das Kurzschlußsignal V_K für den Widerstand R im Spannungs-Regelbereich so lange nicht vor, wie die Ausgangsspannung V,\ vom Spannungsregler A VR erzeugt wird, was zu den gleichen Vorteilen wie beim Ausführungsbeispiel der Fig.5 führt. Das UND-Glied AND' kann auch auf der Ausgangsseite des Vergleichers CPi vorgesehen sein.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig.8 dargestellt, ifi der einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in den Fig.5 und 1- Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig.7

■5 dadurch, daß der Vergleichet· CP₂ in Fig.7 durch ein Zeitverzögerungsglied Ry mit angelegter konstanter Spannung Vcc ersetzt ist. Wenn das Zeitverzögerungs· glied Ry \m Zeitpunkt h in Fig.2 eingestellt wird, wird eine zu den Aüsfühfungsbeispielen der Fig.5 und 7

ίο ähnliche Wirkung erzielt.

Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 9 dargestellt, in der einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig.5. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet

sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 5 dadurch, daß der Vergleicher CP2 die Ausgangsspannung Vcri erzeugt, wenn die Spannung Vim proportional zum Motorstrom 4/im wesentlichen gleich dem Strom-Fühfungswert Vw wird. Im Spannungs-Kegeibereich des

Motors ist der Motorstrom ki kleiner als der zum Strom-Führungswert Vm äquivalente Strom, und deshalb wird die Ausgangsspannung Vcp₂ vom Vergleicher CP₂ nicht erzeugt. Als Ergebnis wird der Widefsiand R im Spannungs-Regelbereich nicht kurzgeschlossen, was

zu den gleichen Vorteilen wie beim Ausführungsbeispiel der F i g. 5 führt.

Bei der Erfindung wird ein Kurzschließen des Widerstandes R im Spannungs-Regelbereich verhindert, wo die die Motorspannung Em darstellende Spannung Vm minus dem Spannungsabfall ImR am Widerstand R unter die Ersatzquellenspannung KcZ^-(I -y_mi„) gesteuert ist, so daß eine hervorragende Nutzbrems-Regelung ermöglicht wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Nutzbrems-Regeleinrichtung für Gleichstromrejhenschlußmotoren,

— mit einem Widerstand in Reihe zum Gleichstrommotor,

— mit einem Schalter zum Kurzschließen des Widerstandes,

— mit einem Zerhacker parallel zu einer Reihen-Schaltung aus dem Gleichstrommotor und dem Widerstand zum Steuern des Ankerstromes des Gleichstrommotors durch Ein-Aus-Betrieb des Zerhackers,

— mit einem einen automatischen Stromregler, der den Motorstrom auf den Strom-Führungswert einstellt, enthaltenden Tastverhältnis-Regler für den Zerhacker,

— mit einerr· Filter, das über eine Diode an eine Parallelschaltung aus dem Zerhacker und der Reihenschaltung angeschlossen ist, und

— mit einer mit dem Filter verbundenen Stromversorgung.

dadurch gekennzeichnet,
daß der Tastverhältnis-Regler außer dem Stromregler (ACR)noch aufweist:

— einen automatischen Spannungsregler (AVR), der die Spannung (Vm) so regelt, daß sie eine Ersatzquellenspannung (V_cr(\ —ymm))nicht überschreitet,

— wobei die Spannung fV/nJgiüch der Motorspannung (Em) minus dem Spannungsabfall (ImR) am Widerstand (R) ist, und

— ein Steuerglied (CPt. CP₂, AND), bestehend aus einem ersten und einem zweiten Vergleicher (CPt, CP2) zum Steuern eines Schalters (K) zum Kurzschließen des Widerstandes (R) mit dem Ausgangssignal (V*) des Spannungsreglers (A VR),

— wobei der Spannungsregler (AVR) auf den Stromregler (ACR)einwirkt, um den Strom-Führungswert (Vw)7.u verringern, und

— wobei der Schalter (K) im Spannungs-Regelbereich des Spannungsreglers (A V/?/¹ unwirksam ist (Fig. 1.5.6).
2. Nuizbrems-Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet.

— daß der erste Vergleicher (CPt) erzeugt: ein Ausgangssijjnai (V, n') abhängig von einem im wesentlichen positiven Zustand der Spannung ( V, r\) äquivalent zur Spannung (V₁/) proportional zur Rrsatzquellenspanming (V,r(\ -y_mm)) minus der Spannung (Vki) und der Spannung y-,

— wobei die Spannung (Vm') proportional zur Spannung (Vm) ist. die die Motorspannung (I'm) minus dem Spannungsabfall (UiR) am Wider stand fW/Mst.und

— wobei die Spannung (Vr') proportional zum Spannungsabfall am Widerstand (T^ ist,
3, Nul/.brcms'Rcgeleinrichtiing nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, _r

·= (laß der zweite Vergleichet' (CP₂) erzeugt: ein Ausgangssignal (Vcn'), abhängig von einem im wesentlichen positiven Zustand der Spannung (Vcpi) äquivalent zur Spannung (Vw'), die durch Schicken des Strom-Führungswertes (Vw) durch ein Verzögerungsglied (A₂) erster Ordnung erhalten wird, minus der Ausgangsspannung (V*) des Spannungsreglers (AVR)und der Spannung (Vw") etwas niedriger als der Strom-Führungswert (Vip), und

— daß der Schalter (K) zum Kurzschließen des Widerstandes (R) abhängig von den Ausgangssignalen (Vcpv, ', Vcp₂) des ersten bzw. zweiten Vergleichers (CPi, CP₂) betätigbar ist (F i g. 5).
4. Nutzbrems-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

— daß der zweite Vergleicher (CP2) erzeugt: ein Ausgangssignal (Vcp₂), abhängig von einem im wesentlichen positiven Zustand der Spannung (Vcp₂) äquivalent zur Spannung (Vw), die durch Schicken des Strom-Führungswertes (Vw) durch ein Verzögerungsglied (A₂) erster Ordnung erhalten wird, minus der Spannung (Vw"), die etwas niedriger als der Strom-Führungswert (Vw) ist,

— daß ein NAND-Glied (NAND) auf der Ausgangsseite d^i zweiten Vergleichers (CP2) vorgesehen ist und eine Ausgangsspannung (V_n) erzeugt, wenn die Ausgangsspannung (V*) des Spannungsreglers (AVR) im wesentlichen auf Null verringert ist, und

— daß der Schalter (K) zum Kurzschließen des Widerstandes (R) abhängig von der Ausgangsspannung (Vn) und der Ausgangsspannung (Vf ρ,) betätigbar ist (F i g. 7).
5. Nutzbrems-Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet.

— daß der Schalter (K) zum Kurzschließen des Widerstandes (R) abhängig von der Ausgangsspannung (Vm) und der Ausgangsspannung (Vi pi) des zweiten Vergleichers (CTy betätigbar ist (F ig. 7).
6. Nut/brems-Regeleinrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet.

— daß mit dem Ausgangssignal eines Zeitverzögerungsgliedes (Ry) und der Ausgangsspannung (V\) des Spannungsreglers (AVR) ein NAND-Gaiter (AM/VD/¹ beaufschlagbar ist,

— daß das Zeitverzögerungsglied (Ry) an Konstantspannung (Vcc) liegt.

— daß das NAND-Glied (NAND) ein Ausgangssi gnal (Vm)erzeugt, wenn das Ausgangssignal (V\) im wesentlichen auf Null verringert ist, und

— daß der Schalter (K) /um Kurzschließen des Widerslandes (R) abhangig von den Ausgangssignalen (V(Ci) und dem Signal (V\) beläligbar ISt(KIg₁S).

T. Nul'/brems-Rcgeicinfichlufig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

— daß der zweite Vcrglcicher (CP₂) eine Ausgangsspannung (VcW) erzeugt, wenn die Spannung (Vim) proportional zum Motorslfom (Im) im wesentlichen gleich dem Sirom-Fühningswerl (Vw) wird, und

daß der Schalter (K) zum Kurzschließen des Widerslandes (R) abhängig vom Signal (Vcp\') und vom Signal (VcpJ) betätigbar ist (Fig. 9).

Die Erfindung betrifft eine Nutzbrems-Regeieinrichtung für Gleichstromreihenschlußmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Nutzbrems-Regeleinrichtung wurde bereits vorgeschlagen (DE-PS 26 26 831}.

Bei der Nutzbrems-Regelung eines Gleichstromreihenschlußmotors mit einem Zerhacker arbeitet der Motor als Generator, und daher kann die Motorspan- π nung nicht über die Quellenspannung erhöht werden, was zu mangelnder Bremsleistung bei hohen Drehzahlen bzw. Geschwindigkeiten führt. Zur Oberwindung dieser Schwierigkeit ist eine Nutzbrems-Regeleinrichtung entwickelt worden, bei der ein Widerstand in Reihe zum Gleichstrommotor liegt, um gleichzeitig, dynamisches Bremsen auszunutzen (vgl. »Conference Record IEEE International Semiconductor Power Converter Conference«, im Lord Baltimore Hotel, Baltimore, Maryland, USA, 8.-10. Mai 1972, Seiten 3-7-3 und Fig. 4 sowie US-PS 39 47 740). Dieser Motor wird betriebsmäßig in Hochdrehzahlbereichen eingeschaltet, wo die Motorspannung größer als eine Ersatzquellenspannung ist, so daß die Motorspannung minus dem Spannungsabfall am Widerstand nicht höher als die Ersatzquellenspannung geregelt ist. Derartige Regelbereiche werden im folgenden als Spannungs-Regelbereiche bezeichnet. Durch geeignetes Festlegen des Wertes des eingeschalteten Widerstandes wird daher das gewünschte Nutzbremsen selbst in Bereichen hoher Drehzahl erreicht. Wenn die Motor-Drehzahl verringert wird und die Motorspannung unter die Ersatzquellenspannung abfällt, wird andererseits der Widerstand kurzgeschlos en. Dabei hat sich gezeigt, daß ein Signal zum Kurzschließen des eingeschalteten Widerstandes selbst innerhalb des Spannungs-Regelbereiches erzeugt werden kann. Das Kurzschließen des Widerstandes im Spannungs-Regelbereich bewirkt aber einerseits eine mangelnde Nutzbrems-Leistung und andererseits eine · verringerte Nutzleisiung.

Mit der eingangs erwähnten, bereits vorgeschlagenen Nutzbrems-Regeleinrichtung soll ein unerwünschter Anstieg der Quellenspannung gedämpft werden, der gegebenenfalls nach dem /.urzschließen des Widerstandes im Motor-Stromkreis des Gleichstrommotors auftreten kinn. Hierzu ist diese Nut/brems-Regeleinrichtung so aufgebaut, daß das Tastverhältnis eines Zerhackers /um Steuern des Ankerstromes des Gleichstrommotors verringert wird, bevor der Widersland kurzgeschlossen wird.

Dagegen ist es Aufgabe der Erfindung, eine Nut/brems Regeleinrichtung für Gleichstromreihen schlußmotoren anzugeben, bei der der Widerstand im Spannungs-Regelbeieich nicht kurzgeschlossen wird, um so die Wirkung der Nutzbremsung zu erhöhen,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung sieht also eine Nutzbrems-Regeleinrichtung für Gleichstrommotoren vor, bei der ein Widersland im Motorkreis eingeschaltet ist, um eine Nui'/.brcms-Regclung von {^oher Drehzahl mittels eines Zerhackers zu bewirken. Im Spannungs-Regclbercich, in dem die Molorspannung minus dem Spannungsabfall am eingeschalteten Widerstand unter eine Ersatzquellenspannung geregelt ist, wird der eingeschaltete Widerstand aber nicht kurzgeschlossen, wodurch der Wirkungsgrad der Nutzbremsung verbessert wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer Nutzbrems-Regeleinrichtung mit einem Zerhacker und einem Widerstand in Reihe zum Gleichstrommotor,

F i g. 3 ein Schaltbild einer Schaltung zum Erzeugen eines Signals, um den in F i g. 1 dargestellten Widerstand kurzzuschließen,

F i g. 2 und 4 Betriebskennlinien für die Spannungsänderung, die jeweils die Strom-Führungswerte und die Beziehung zwischen der Moiorspannung und der Drehzahl darstellen,

Fig.5 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 6 Betriebskennlinien ähnlich 7 . F i g. 2 und

F i g. 7 bis 9 Schaltbilder eines zweiten bis vierten Ausführungsbeispieles der Erfindung.

Ein Beispiel einer Schaltung zum Nutzbremsen mit einem Zerhacker über einen Widerstand, der in Reihe mit einem Reihenschlußmotor zum Antrieb eines elektrischen Fahrzeugs eingeschaltet ist, um dieses zu steuern, ist in der Fi g. 1 dargestellt In dieser Figur sind zu sehen eine Filterspule Lrsowie ein Filterkondensator Cf zum Glätten eines Fahrstromes, eine Glättungsspule oder -drossel MSL zum Verringern der Oberwellen im Motorstrom Im. eine Feldwicklung F des Gleichstrommotors mit dem Anker M, ein Widerstand R in Reihe zum Gleichstrommotor, ein Schalter oder Schütz K zum Kurzschließen des Widerstandes R. ein Zerhacker CH parallel zur Reihenschaltung aus der Gleichstrommotor-Schaltung und dem Widerstand R und eine Diode Ds. die den Kurzschluß der Stromquelle verhindert, wenn der Zerhacker eingeschaltet ist, urd die den Motorstrom /,« zur Stromquelle zurückführt, wenn der Zerhacker ausgeschaltet ist. Alle diese Bauteile bilden eine Hauptschaltung eines herkömmlichen Nutzbrems-Reglers mit einem Zerhacker.

In dieser Hauptschaltung ist ein Ende der Parallelschaltung aus der Motorschaltung und dem Widerstand R sowie dem Zerhacker CH mit der Anode der Diode Ds verbunden, während das andere Ende an Erde angeschlossen ist. Die Kathode der Diode Ds ist mit einem Ende der Filterspule Li und demjenigen des Filterkondensators Ci verbunden. Das andere Ende der Filterspule Li ist an eine Stromversorgungsleitung // über einen Scherenstromabnehmer P angeschlossen. Das andere Ende des F ilterkondensators Ci ist mit Erde verbunden.

(.Tiifist ein Stromwandler für den Motorstrom Im. der eine Spannung V'/vr proportional zum MoturMrom Λ/ bildet. Die Motor-FMK ist mit Em bezeichnet. Die Spannung V_KI ist die Motorspannung Em minus dem Spannungsabfall am Widerstand R( = f:M- ImR). Das Ausgangssignal des Fühlers PJM ist proportional zur Spannung V\, und ist mit V\, bezeichnet. Die Spannung am Filterkondensator Cr ist mit Vc/angegeben, FOr die Spannung Vcf ist ein Fühler PTs vorgesehen, dessen Ausgangssignal eine Spannung Vcf proportional zu einer Ersätzquellenspannung VcV(I —y_mm)bildet, wobei das kleinste Tastverhältnis des Zerhackers abhängig von der Erfassung der Spannung proportional zur Fillcrkondensatorspannung Vcf berücksichtigt wird Weiterhin ist ein automatischer Spannungsregler Λ VR vorgesehen. Wenn die Differenz zwischen der Aus^: