DE322436C

DE322436C - Device for keeping constant the current recovered by DC vehicle motors during braking

Info

Publication number: DE322436C
Application number: DE1913322436D
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1912-10-05
Filing date: 1913-09-13
Publication date: 1920-06-29

Description

Einrichtung zum Konstanthalten des durch Gleichstrom-Fahrzeugmotoren während des Bremsens wiedergewonnenen Stromes. Die Irrfindung bezieht sich auf Schaltvorrichtungen, welche die Aufgabe haben, während des- Bremsens elektrischer Fahrzeuge die Motoren als Generatoren zur Stromrückgewinnung verwendbar zu machen.Device for holding constant through direct current vehicle motors electricity recovered during braking. The misconception relates to switching devices, which have the task of running the motors while braking electric vehicles to make them usable as generators for power recovery.

Hauptzweck der Erfindung ist, die Felderregung der Motoren während des Bremsweges so zu regeln, daß ein im wesentlichen konstanter Bremsstrom erhalten wird, während die Geschwindigkeit des Motors mit der des Fahrzeuges abnimmt.The main purpose of the invention is to excite the motors during the field to regulate the braking distance so that a substantially constant braking current is obtained while the speed of the engine decreases with that of the vehicle.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, eine gewöhnliche, z. B. Druckluftbremsvorrichtung mit einer für Stromrückgewinnung geeigneten Bremsschaltung so zu vereinigen, da:ß die Druckluftbremse selbsttätig eingreift, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges unter einen bestimmten Wert fällt.Another purpose of the invention is to provide an ordinary, e.g. B. Air braking device to be combined with a braking circuit suitable for power recovery in such a way that: ß the air brake engages automatically when the speed of the vehicle falls below a certain value.

Der Betrieb eines Fahrzeuges mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung gestaltet sich etwa folgendermaßen: Die Motoren werden an das Netz geschaltet, und der in Reihe mit ihnen liegende Anlaßwiderstand wird schrittweise ausgeschaltet, worauf die Motoren parallel geschaltet .werden. Soll das Fahrzeug nunmehr gebremst werden, so werden die Feldwicklungen der Motoren umgekehrt, eine Batterie wird parallel zu den Feldwicklungen und ihren Regelwiderständen geschaltet und die Bremsstromstärke mit Hilfe einer elektrisch gesteuerten Vorrichtung, die entweder aus einem Trommelregler oder aus verschiedenen Einzelschaltern bestehen kann, verändert. Diese Regelvoriichtung wird gemäß der Erfindung automatisch in Tätigkeit gesetzt mit Hilfe von zwei Grenzschaltern, die in Reihe mit den Motoren so geschaltet sind, daß der wiedergewonnene oder Bremsstrom konstant gehalten wird. Sinkt die Geschwindigkeit des Fahrzeuges so weit, daß die Motoren nicht mehr Strom von genügender E. M. K. zum Zurückleiten in das Netz erzeugen können, so werden sie ausgeschaltet, und die Druckluftbremsen treten selbsttätig in Tätigkeit.The operation of a vehicle with a device according to the invention looks something like this: The motors are connected to the mains, and the starting resistor in series with them is switched off step by step, whereupon the motors are connected in parallel. Should the vehicle now be braked the field windings of the motors are reversed, a battery becomes parallel connected to the field windings and their control resistors and the braking current with the help of an electrically controlled device, either from a drum regulator or can consist of different individual switches. This rule device is automatically activated according to the invention with the help of two limit switches, which are connected in series with the motors so that the regenerated or braking current is kept constant. If the speed of the vehicle drops so far that the Motors no longer generate enough electricity to feed it back into the grid they are switched off and the air brakes apply automatically in action.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel schematisch die Schaltung für einen einzelnen .Motor dargestellt.In the drawing, the circuit is shown schematically as an exemplary embodiment shown for a single engine.

Die Stromzuführung - beispielsweise ein Fahrdraht - ist mit r bezeichnet und die Erdrückleitung mit z. Der Strom fließt, wenn der Motor angelassen wird, durch einen Schalter 7, den Motoranker 3, den Umschalter 46, die Feldwicklung 5, zwei Klemmen eines Trommelreglers 3=, die durch einen beweglichen Kontakt 27 kurzgeschlossen sind, durch die Leitung 53, die Spulen zweier Grenzschalter 34 und 35 und durch eine geeignete Anzahl von Anlaßwiderständen 15, 14, =3, die mit Kurzschlußschaltern an die Leitung 62 gelegt sind, und schließlich zur Erde- Der Regler 31 tritt bei der Beschleunigung des Motors, wenn das Fahrzeug durch Netzstrom getrieben wird, nicht in Tätigkeit, vielmehr besteht seine Aufgabe darin, den Widerstand 25 zu verändern, sobald die Motoren auf Stromrückgewinnung arbeiten. In diesem Falle sind mittels des Umschalters 46 die Klemmen der Motorfeldwicklung 5 umgeschaltet worden, und der Regler 3= ist in seine mit I bezeichnete erste Lage gebracht worden. Dabei tritt der bewegliche Kontakt 27 außer Eingriff mit den zugehörigen Klemmen, so daß der Widerstand 25 nicht mehr kurzgeschlossen ist. Die Batterie 29 wird mit Hilfe der Kontakte 7z und 72, die in Verbindung mit den Kontakten 63 und 64 treten, in den Stromkreis geschaltet, so daß die Feldwicklung 5 Batteriestrom über den Widerstand 25 erhält. Der durch den Motor zurückgewonnene Strom fließt nun von der geerdeten Leitung 2 durch den Leiter 62, die Erregerspülen der Grenzschalter 35 und 34, und die Leitung 53 teilt sich dann, so daß der eine Teil über 63, 71 durch die Batterie 29, der andere durch den Widerstand 25 und die Feldmägnetwicklung 5 läuft, worauf der ganze Strom durch den Motoranker 3, der jetzt Strom erzeugt, und den Schalter 7 nach dem Netz :i fließt. Die Batterie gibt entweder an die Feldmagnetwicklung Energie ab, oder sie nimmt die Differenz zwischen Feld- und Ankerstrom auf; und da sie auf diese Weise während eines Teiles der Zeit geladen wird, so kann sie von einer verhältnismäßig geringen Kapazität sein.The power supply - for example a contact wire - is denoted by r and the earth return with z. The current flows when the engine is started by a switch 7, the motor armature 3, the changeover switch 46, the field winding 5, two terminals of a drum regulator 3 =, which are short-circuited by a movable contact 27 are, through line 53, the coils of two limit switches 34 and 35 and through a suitable number of starting resistors 15, 14, = 3, those with short-circuit switches to the line 62, and finally to the earth The regulator 31 occurs when the engine accelerates when the vehicle is driven by mains electricity becomes, not in action, rather its task is to resist the 25 to change as soon as the motors are working on regenerative power. In this case the terminals of the motor field winding 5 are switched by means of the switch 46 and the controller 3 = has been brought into its first position marked with I. The movable contact 27 disengages from the associated terminals, so that the resistor 25 is no longer short-circuited. The battery 29 is with Help of contacts 7z and 72, which come into connection with contacts 63 and 64, connected in the circuit, so that the field winding 5 battery power through the resistor 25 receives. The current recovered by the motor now flows from the grounded one Line 2 through conductor 62, the excitation flushing of limit switches 35 and 34, and the line 53 then divides, so that one part via 63, 71 through the battery 29, the other runs through the resistor 25 and the Feldmägnetwicklung 5, whereupon all the current through the motor armature 3 which is now generating electricity and the switch 7 after the network: i flows. The battery either gives to the field magnet winding Energy from or it absorbs the difference between field and armature current; and since it is charged in this way part of the time, it can be from be of a relatively low capacity.

Die Gleichmäßigkeit des wiedergewonnenen Stromes wird durch selbsttätige Veränderung des Widerstandes 25. mit Hilfe des Reglers 31 hervorgerufen, der schrittweise Teile des Widerständes ausschaltet. Dies wird mit Hilfe von Kontakten 69 und der mit diesen zusammenarbeitenden Klemmen 67 erreicht, während der Schalter 31 durch die Stellungen I bis VIII läuft. Der Schalter wird durch Druckluft angetrieben, und zwar besteht die Antriebsvorrichtung aus den Zylindern 8o, 81 mit den Kolben 78, 79, Zahnstange 77 und Zahnrad 76 auf der Achse 75 des Trommelreglers. Der Zu- und Abfluß des Druckmittels nach und von den Zylindern 8o und 8= wird durch Ventile 83 und 86 gesteuert, die durch Elektromagnete 84 und 85 in Tätigkeit gesetzt werden. Ahnliche Antriebsvorrichtungen sind im elektrischen Bahnbetrieb allgemein bekannt. Es genügt daher, wenn hervorgehoben wird, daß bei Zuleitung von Strom zu dem einen oder anderen der Magnete 84, 85 oder zu beiden der Regler 3= vorwärts bewegt wird, so daß der Widerstand 25 verringert wird, oder daß er stillsteht, wobei der Widerstand konstant bleibt, oder daß er rückwärts bewegt wird. Der Stromzufluß zu den beiden Steuermagneten 8.¢ ünd $5 wird überwacht durch die Grenzschalter 34 und 35, die mit 88, go und 95, 68 bezeichnete Stromkreise steuern, welche-direkt oder indirekt den Stromfluß durch die Magnetspulen 84 und 85 regeln, Die Wirkungsweise ist die folgende: Steigt der wiedergewonnene Bremsstrom über einen gewissen Wert, so öffnet der Schalter 35 den Stromkreis zwischen den Leitungen 95 und 68, was auf den oder die Magnetstromkreise 84 und 85 so wirkt, daß der Regler 31 stillsteht. Nimmt dagegen der wiedergewonnene Bremsstrom infolge der allmählichen Verlangsamung des Fahrzeuges und infolgedessen auch der Motoren um ein gewisses Maß ab, so wird außer dem Grenzschalter 35 auch der Grenzschalter 34 geschlossen, die Verbindung zwischen den Leitungen 88 und go hergestellt und der durch die Magnete 84 und 85 fließende Strom so beeinflußt, daß die Druckluftantriebsvorrichtung -den Regler 31 in Tätigkeit setzt und schrittweise den Widerstand 25 vermindert. Hierdurch wird das Feld des Motors verstärkt und der 'wiedergewonnene .Strom vergrößert, bis er die vorher bestimmte Grenze wieder überschreitet, worauf der Grenzschalter 35 sich wieder öffnet und die Bewegung des Trommelreglers 3= aufhebt usw: Hieraus folgt, daß die beiden Grenzschalter 34 -und 35 den Bremsstrom ohne Rücksicht auf die Geschwindigkeit des Motors innerhalb gewisser Grenzen halten. - Unter normalen Bremsbedingungen wird der Regulierwiderstand 25 schrittweise ausgeschaltet, bis er vollständig kurzgeschlossen ist. .Wird der Trommelregler 31 bis in seine äußerste Stellung VIII bewegt, so tritt der bewegliche Kontakt xg in Verbindung mit den festen Kontakten 21 und 22, hierdurch wird direkt oder indirekt ein Stromkreis durch einen Magneten 26 hergestellt, der den Zufluß von Druckluft nach den Bremszylindern, z. B. 23, steuert, so daß bei einer Erregung des Magneten 26 Druckluft in die Bremszylinder strömt und die Bremsen in Tätigkeit setzt.The uniformity of the regained current is made by self-acting Change in the resistance 25. Caused with the help of the controller 31, the gradual Turns off parts of the resistor. This is done with the help of contacts 69 and the reached with these cooperating terminals 67, while the switch 31 through positions I to VIII run. The switch is powered by compressed air, namely the drive device consists of the cylinders 8o, 81 with the pistons 78, 79, rack 77 and gear 76 on the axis 75 of the drum regulator. The access and discharge of the pressure medium to and from the cylinders 8o and 8 = is through valves 83 and 86 controlled by electromagnets 84 and 85 in action. Similar drive devices are generally known in electrical rail operations. It is therefore sufficient if it is emphasized that when power is supplied to the one or other of the magnets 84, 85 or both the controller 3 = is moved forward, so that the resistance 25 is reduced, or that it stands still, the resistance remains constant, or that it is moved backwards. The flow of electricity to the two Control magnet 8. ¢ and $ 5 is monitored by limit switches 34 and 35, the with 88, go and 95, 68 control circuits, which - directly or indirectly regulate the flow of current through the solenoids 84 and 85 following: If the regenerated braking current rises above a certain value, it opens the switch 35 the circuit between the lines 95 and 68, indicating the or the magnetic circuits 84 and 85 acts so that the controller 31 comes to a standstill. Takes against it the regenerated braking current as a result of the gradual slowing down of the vehicle and consequently also the motors by a certain amount, so is the limit switch 35 also the limit switch 34 is closed, the connection between the lines 88 and go are produced and the current flowing through magnets 84 and 85 is so influenced that the compressed air drive device -activates the controller 31 and gradually the resistance 25 is reduced. This increases the field of the motor and the 'The recovered current is increased until it exceeds the previously determined limit again, whereupon the limit switch 35 opens again and the movement of the drum regulator 3 = cancels etc: It follows that the two limit switches 34 and 35 control the braking current keep within certain limits regardless of the speed of the motor. - Under normal braking conditions, the regulating resistor 25 is switched off gradually, until it is completely shorted. .When the drum regulator 31 is in its moves extreme position VIII, the movable contact xg comes into contact with the fixed contacts 21 and 22, this creates a circuit directly or indirectly produced by a magnet 26 that controls the flow of compressed air to the brake cylinders, z. B. 23, controls so that when the magnet is excited 26 compressed air into the brake cylinder flows and activates the brakes.

Verschiedene andere Kontakte sind am Regler 31 vorgesehen, die in Beziehung zu verschiedenen Schaltern stehen; da diese aber zum Verständnis der Erfindung nicht notwendig sind, so sind sie nicht beschrieben.Various other contacts are provided on controller 31, which are shown in FIG Are related to different switches; but since this is necessary to understand the invention are not necessary, they are not described.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines Trommelreglers zur Veränderung des Widerstandes 25 beschränkt oder auf die Verwendung von elektrisch gesteuerten Druckluftvorrichtungen, um den Regler in Tätigkeit zu setzen; diese Ausführungsformen sind vielmehr nur als Beispiele angeführt. Es können gegebenenfalls unabhängig arbeitende Schalter, wie beispielsweise die bekannten elektromagnetischen Schalter, verwendet werden.The invention is not limited to the use of a drum regulator Change in resistance 25 limited or to the use of electrical controlled compressed air devices to operate the regulator; these Rather, embodiments are only given as examples. It can optionally independently operating switches, such as the known electromagnetic Switch, can be used.

Bei modernen elektrischen Eisenbahnen werden die verschiedenen Motorschalter ge-. wöhnlicli mit Hilfe eines Steuerstromkreises, der durch einen Hauptregler beeinfluBt wird, gesteuert; selbstverständlich kann die vorliegende Erfindung auch bei derartigen Schaltungen mit Hauptregler Verwendung finden.On modern electric railways, the various motor switches are used ge. wöhnlicli with the help of a control circuit that is controlled by a Main controller is influenced, controlled; of course, the present Invention also find use in such circuits with main controller.

Die Erfindung ist schematisch unter Berücksichtigung nur eines Motors dargestellt, gewöhnlich aber -sind bei elektrischen Fahrzeugen zwei oder vier Motoren vorgesehen, und in diesen Fällen können die verschiedensten Schaltungen zum Anfahren vorgesehen sein, und die Motoren können während der Stromrückgewinnung bzw. während des Bremsens parallel oder hintereinander geschaltet werden.The invention is schematic considering only one engine shown, but usually two or four motors in electric vehicles provided, and in these cases a wide variety of start-up circuits be provided, and the motors can be used during power recovery or during braking can be switched in parallel or in series.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for holding constant through direct current vehicle motors current recovered during braking, characterized in that of two Limit switches (34 and 35), which by the current generated by the motors (3) in Activity are set, the one (34) the controller (31) for the field excitation of the Controls motors so that the variable resistor (25) decreases as long as the current remains below a prescribed value, and the other (35) the regulator (31) continues and thus prevents a further decrease in the rheostat (25) when the current exceeds a prescribed limit.

2. Device according to claim i, characterized in that in the limit position of the controller (31), in which the entire rheostat (25) is switched off from the field circuit, the circuit an electromagnet (26) is closed (at 1g), the response of the mechanical Brake of the vehicle causes.