DE2732399A1

DE2732399A1 - Nutzbremse

Info

Publication number: DE2732399A1
Application number: DE19772732399
Authority: DE
Inventors: Toni Dr Ing Bertling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-07-18
Filing date: 1977-07-18
Publication date: 1979-02-01
Also published as: NL7805943A; AT362026B; ATA519778A

Description

Nutzbremse
Die Erfindung bezieht sich auf eine Nutzbremse mit einem Gleichstromreihenschluß-Fahrmotor, bei der Anker und Reihenschlußfeldwicklung in Serie mit einer Drossel und einer Sperrdiode an das Netz anschaltbar sind und die aus Anker, Reihenschlußieldwicklung und Drossel gebildete Reihenschaltung durch einen Thyristorsteller derart Uberbrllckbar ist, daß bei durchlässigem Thyristorsteller der Ankerkreis kurzgeschlossen und die Drossel magnetisch aufgeladen und bei gesperrtem Thyristorsteller der Ankerkreis über die Sperrdiode an das Netz angeschlossen wird und die in der Drossel gespeicherte Energie ins Netz abgegeben wird.
Aus der Siemens-Zeitschrift 46.Jahrgang, August 1972, Heft 8, Seiten 692 - 699, Bild 4 ist eine Schaltungsanordnung der genannten Art bekannt, bei der zum Schutz des Thyristorstellers und zur Erzielung einer gewUnschten Fahrdynamik im Fahrmotorstromkreis ein Anpaßwiderstand angeordnet ist, um die Rückspeisespannung in ihrer Höhe zu begrenzen. Dieser Anpaßwiderstand wird so ausgelegt, daß bei gesperrtem Thyristorsteller und maximaler Fahrgeschwindigkeit die Rückspeisespannung gleich oder kleiner bleibt als die Netzspannung. In diesem Anpaßwiderstand wird ein Teil der kinetrischen Energie in Wärme umgesetzt und geht für die Rückspeisung verloren.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, mit der es möglich ist, einen möglichst großen Anteil der kineti- schen Energie ins Netz zurückzuspeisen.
Diese Aufgabe wird bei einer Nutzbremse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, die den Magnetfluß des Gleichstromreihenschluß-Fahrmotors in der Weise beeinflussen, daß bei abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit die Fahrmotorspannung für einen möglichst großen Geschwindigkeitsbereich konstant gehalten wird.
Auf diese Weise können Anpaßwiderstände entfallen, und es ist möglich, den bisher in den Anpaßwiderständen in Warme umgesetzten Teil der kinetischen Energie ins Netz zurückzuführen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Darin zeigen: Fig. 1a eine Nutzbremsschaltung mit geshunteter Reihenschlußfeldwicklung, Fig. Ib das Stromverhalten im Ankerstromkreis während des Bremsens, Fig. 1c das Strom-Spannungs-Bremsmoment-Verhalten in Abhängigkeit von der Drehzahl, Fig. 2a eine gemischte Nutz- und Widerstandsbremsschaltung eines Reihenschluß-Fshrrotors mit zusätzliche fremderregter Feldwicklung, Fig. 2b ein vorgegebenes Strom-Spannungs-Bremsmomentverhalten in Abhängigkeit von der Drehzahl zu der Schaltung gemäß Fig. 2a und Fig. 2c ein anderes Strom-Spannungs-Bremsmomentverhalten in Abhängigkeit von der Drehzahl.
Bei der Nutzbremsschaltung für einen beim Bremsen selbaterregten Gleichstromreihenschluß-Fahrmotor gemäß Fig. zu zu is ist ein Anker 1 mit seiner Reihenschlußfeldwicklung 2 in Serie mit einer Drossel 3 und einer Sperrdiode 4 an mit + und - bezeichnete Leitungspole eines Netzes angeschlossen. Die aus Anker 1, Reihenschlußfeldwicklung 2 und Drossel 3 gebildete Feihenschaltung Ist durch einen Thyristorstelr a3 (Gleichstro -siel@@@@ überbrückbar.
Beim Übergang von Fahren aui Bremsen wird der Cleichstromreihenschluß-Fahrmotor durch Einlegen eines Schalters 7 von der Bordbatterie 6 erregt, bis Selbsterregung möglich ist.
Wird dann der Thyristorsteller 5 gezündet, so wird der Gleichstromreihenschluß-Fahrmotor, der als Generator wirkt, im Kurzschluß erregt. Der Motorstrom I steigt nach einer Exponentialfunktion an (Fig. Ib). Wird der Thyristorsteller 5 wieder gesperrt, so fließt der Motorstrom I, der wegen der Ankerkreisinduktivitäten eingeprägt ist, über die Sperrdiode 4 weiter ins Netz und klingt dabei ab. Der Thyristorsteller 5 wird dabei derart gesteuert, daß der Strom I um einen Mittelwert Im nach oben und unten um bI Uber- bzw. unterschreitet.
Bei höchster Ceschwindigkeit Vmax (Fig. 1c) wird der Magnetfluß des Gleichstromreihenschluß-Fshrmotors so eingestellt, daß die Ruckspeisespannung UR gleich oder kleiner ist als die Spannung U des Netzes. Hierzu sind Mittel vorgesehen, die den Magnetfluß i der Gleichstromreihenschiußmaschine in der Weise beeinflussen, daß bei abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit die Fahrmotorspannung fUr einen möglichst großen Geschwindigkeitsbereich konstant gehalten wird. Um dies zu erreichen, ist als Mittel zum Beeinflussen des Magnetflusses i parallel zur Reihenschlußfaldwicklung 2 ein einstellbarer Widerstand 8 angeordnet, der über eine Spannungs-Regeleinrichtung 9 veränderbar ist. Der Istwert der Regeleinrichtung 9 wird über einen parallel zum Anker angeordneten hochohmigen Widerstand 10 erfaßt und einem Vergleichsglied 11 zugeführt, dessen zweiter Eingang von einem Sollwertsteller 12 gespeist wird.
Das im Regelverstärker 13 verstärkte Signal steuert einen Stellmotor 14 fUr die Veränderung des Widerstandes 8.
Zu Beginn der Bremsung hat das Bremsmoment M den in Fig. 1c zu Vmax eingetragenen Wert. Mit abnehmender Fahrgeschwindigkeit wird der Magnetfluß i des Gleichstromreihenschluß-Fahrmotors so vergrößert, daß die RUckspeisespannung UR nach der Beziehung UR = k . i .n möglichst lange konstant gehalten wird. In der Formel bedeutet k eine Konstante und n die Drehzahl des Fahrmotors. Durch entsprechende Wahl des Taktverhältnisses des Thyristorstellers 5 ist ein gewünschter Verlauf des Bremsmomentes M erzielbar. Im vorliegenden Fall bewirkt eine Regeleinrichtung15, für die über den Ankerstromsteller 17 ein gewünschter Sollwert des Ankerstromes vorgebbar ist, einen konstanten Verlauf des Bremsmomentes M.
In Fig. 2a ist als Mittel zum Beeinflussen des Magnetflusses dem Anker 1 des Gleichstromreihenschluß-Fahrmotors eine zusätzliche Feldwicklung 16 zugeordnet, deren Erregerstrom Uber eine Spannungsregeleinrichtung 9 veränderbar ist. Hierbei ist in Reihe mit der aus der Bordbatterie 6 gespeisten zusätzlichen Feldwicklung 16 ein Widerstand 8 angeordnet, der vom Stellmotor 14 der Regeleinrichtung 9 in der Weise verstellt wird, daß bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit die Fahrmotorspannung UA fUr einen möglichst großen Geschwindigkeitsbereich konstant gehalten wird.
Einen möglichen Verlauf des Bremsmomentes M, der Fahrmotorspannung UA und des Ankerstromes I zeigt Fig. 2b. Die Leistung P als Funktion der Fahrgeschwindigkeit v kann in gewünschter Weise gewählt werden. Im vorliegenden Fall wird davon ausgegangen, daß die Fahrzeugverzögerung bei konstanter Fahrmotorspannung UA möglichst rasch erreicht werden soll. Hierzu wird über den Ankerstromsteller 17 der eingezeichnete Strommittelwert Im vorgegeben. Damit nimmt das Bremsmoment M den eingezeichneten Verlauf.
In Fig. 2c wird mit Rücksicht auf die thermische Beanspruchung des Motors neben einer konstanten Fahrmotorspannung UA über den Ankerstromsteller 17 bis zum Erreichen einer Fahrgeschwindigkeit V1, bei derder volle Magnetfluß erreicht ist, ein konstanter Ankerstrom Im vorgegeben. Damit wird ein Bremsmoment M mit konstanter Leistung P erreicht. Mit weiter sinkender Fahrgeschwindigkeit v wird bei konstantem Strom Im und abnehmender Fahrmotorspannung UA ein konstantes Moment M eingeregelt.
Ist das Netz nicht aufnahmefähig, so wird die kinetische Energie in an sich bekannter Weise in einem Bremswiderstand 19, der durch einen Thyristor 20 gesteuert wird, in Wärme umgesetzt (Fig. 2a).
2 Figuren 3 Patentansprüche

Claims

Patentansprilche 1. Nutzbremse mit einem Gleichstromreihenschluß-Fahrmotor, der der Anker und Reihenschlußfeidwicklung in Serie mit einer Drossel und einer Sperrdiode an das Netz anschaltbar sind und die aus Anker, RethenschluBfeldwicklung und Drossel gebildete Reihenschaltung durch einen Thyristorsteller derart UberbrUckbar ist, daß bei durchlässigem Thyristorsteller der Ankerkreis kurzgeschlossen und die Drossel magnetisch aufgeladen und bei gesperrtem Thyristorsteller der Ankerkreis Uber die Sperrdiode an das Netz angeschlossen wird und die in der Drossel gespeicherte Energie ins Netz abgegeben wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Mittel vorgesehen sind, die den Magnetfluß (#) des Gleichstromreihenschluß-Fahrmotors in der Weise beeinflussen, daß bei abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit die Fahrmotorspannung für einen möglichst großen Geschwindigkeitsbereich konstant gehalten wird.
2. Nutzbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Beeinflussen des Magnetflusses (#) parallel zur Reihenschlußfeldwicklung (2) ein einstellbarer Widerstand (8) angeordnet ist, der Uber eine Spannung3-Regeleinrichtung (9) veränderbar ist.
3. Nutzbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Beeinflussen des Magnetflusses () dem Anker (1) des Gleichstromreihenschluß-Fahrmotors eine zusätzliche Feldwicklung (16) zugeordnet ist, deren Erregerstrom Uber eine Spannungsregeleinrichtung (9) veränderbar ist.