DE3428118C2

DE3428118C2 -

Info

Publication number: DE3428118C2
Application number: DE19843428118
Authority: DE
Inventors: Toni Dipl.-Phys. Dr. 8520 Erlangen De Bertling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-07-30
Filing date: 1984-07-30
Publication date: 1988-11-17
Also published as: DE3428118A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nutzbremse für einen Gleich strom-Fahrmotor gemäß Oberbegriff des Anspruchs.

Eine derartige Nutzbremse ist durch die DE-OS 27 32 399 bekannt.

Bei der durch die DE-OS 27 32 399 bekannten Nutzbremse sind der Anker und die Reihenschlußfeldwicklung in Serie mit einer Drossel und einer Sperrdiode an das Netz anschaltbar. Die Reihenschaltung aus Anker, Reihenschlußfeldwicklung und Drossel ist durch einen Ankerstrom-Thyristorsteller derart überbrückbar, daß bei durchlässigem Ankerstrom-Thyristorsteller der Anker kreis kurzgeschlossen und die Drossel magnetisch aufgeladen und bei gesperrtem Ankerstrom-Thyristorsteller der Ankerkreis über die Sperrdiode an das Netz angeschlossen und die in der Drossel gespeicherte Energie ins Netz abgegeben wird. Es ist eine Regeleinrichtung für die Ankerspannung vorgesehen, bei der einer Signalauswerteeinrichtung ein Führungssignal und ein der Ankerspannung proportionales Signal zugeführt werden. Die Signalauswerteeinrichtung beeinflußt den Magnetfluß des Gleichstromreihenschluß-Fahrmotors bei unter den Führungswert sinkender Ankerspannung durch Einwirken auf die Erregung im oberen Drehzahlbereich in der Weise, daß bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit durch Verstärken der Erregung die Anker spannung bei einem über den Ankerstrom-Thyristorsteller vor gebbaren Stromverlauf kleiner bleibt als die Netzspannung.

Die Regeleinrichtung für die Ankerspannung wirkt dabei im vorgenannten bekannten Fall auf eine zusätzliche Feldwicklung des Gleichstromreihenschluß-Fahrmotors und ist auf ein Stellglied im Strompfad der zusätzlichen Feldwicklung in der Weise zur Einwirkung gebracht, daß auch bei über den Sollwert (Netzspannung) ansteigender Ankerspannung die Erregung zurück genommen wird. Da bei dieser Schaltungsanordnung ein im Anker kreis angeordneter Bremswiderstand entfallen kann, ist es möglich, während der Nutzbremsung die Verluste möglichst klein zu halten und das Fahrzeug sowohl beim Verzögern als auch beim Beschleunigen, z. B. bei Einfahrt in ein Gefälle, durch elek trische Rückspeisung so zu bremsen, daß eine betriebsmäßig zulässige Bremskraftkennlinie erreichbar ist. Dadurch wird die Einstellung des Anker-Stromverlaufes ermöglicht, so daß ein zulässiger Verzögerungsverlauf, Beschleunigungsverlauf im Gefälle oder Bremsleistungsverlauf und damit eine gute Anpassung an den Reibungshaftwert der Schiene erzielt werden kann. Diesen Vorteilen steht jedoch gegenüber, daß man eine zweite Feldwicklung im Motor braucht und daß die Ankerspannung immer kleiner als die Netzspannung gehalten werden muß, so daß im hohen Drehzahlbereich nicht die volle Verzögerung erreicht werden kann.

Durch die DE-PS 28 12 491 ist eine Vorrichtung zum Steuern einer Gleichstrommaschine im Nutzbremsbetrieb bekannt, bei der eine Spannungsgrößtwert-Auswahlschaltung sowohl ein geschwin digkeitsproportionales Signal von einem Tachometergenerator als auch ein konstantes Signal von einer Konstantspannungs quelle erhält. Die Spannungsgrößtwert-Auswahlschaltung speist mit der jeweils größeren der beiden Spannungen ein mit dem Bremspedal verbundenes Sollwertpotentiometer, das in Abhängig keit von der Stellung des Bremspedals über eine Regelelektro nik den Sollwert für den Ankerstromregler liefert. Dieser Soll wert ist der Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugräder und damit der Fahrmotordrehzahl proportional. Bei dieser Vorrichtung steht zu Beginn des Bremsvorganges noch nicht das maximale Bremsmoment zur Verfügung, da auch hier die Ankerspannung immer kleiner als die Netzspannung gehalten werden muß. Darüber hinaus kann das Bremsmoment nur in einem relativ kleinen Bremsbereich durch Verringerung des Erregerstromes bei Zunahme des Ankerstromes bzw. durch Erhöhung des Erregerstromes bei Abnahme des Ankerstromes konstant gehalten werden, da einer seits eine Erhöhung des Erregerstromes nur bis zum Erreichen der Sättigung zu einem Anstieg des magnetischen Flusses führt und andererseits die zur Konstanthaltung des Bremsmomentes erforderliche Zunahme des Erregerstromes die Leistungselek tronik schädigen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nutzbremse der eingangs genannten Art anzugeben, mit der eine maximale Bremsung bereits bei hohen Fahrmotordrehzahlen, wenn also die Ankerspannung größer als die Netzspannung ist, und ein über den gesamten Bremsvorgang konstantes Bremsmoment bei gleichzeitiger Rückspeisemöglichkeit möglichst der gesamten kinetischen Energie des Fahrzeuges in das Netz gewährleistet werden kann.

Die Lösung der Aufgabe ist bei einer Nutzbremse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruchs möglich.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene und angesteuerte Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem löschbaren Kondensator-Thyristorsteller kann unter Verwendung eines aufwandsarmen, handelsüblichen Fahrmotors bereits bei einer Ankerspannung, die größer als die Netzspannung ist, durch die Verhinderung eines unkontrollierten Stromanstiegs das maximale, während des gesamten Bremsvorganges konstant bleibende Bremsmoment zur Verfügung gestellt werden, wobei gleichzeitig aufgrund des nicht mehr notwendigen ohmschen Bremswiderstandes die gesamte kinetische Energie des Fahrzeuges weitgehend verlustfrei in das Netz zurückgespeist wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Die Figur zeigt eine Nutzbremsschaltung eines Gleichstrom-Fahr motors mit einem Anker 1, dem eine fremderregte Feldwicklung 2 zugeordnet ist. Der Anker 1 ist in Serie mit einer Drossel 3, einem Netz-Thyristorsteller 4 und einer Parallelschaltung aus einem Kondensator 5 und einem löschbaren Kondensator-Thyristor steller 6 an mit Plus und Minus bezeichnete Leitungspole eines Netzes N angeschlossen. Die aus Anker 1 und Drossel 3 gebildete Reihenschaltung ist durch einen Ankerstrom-Thyristorsteller 7 überbrückbar.

Beim Übergang von Fahren auf Bremsen wird die Fahrschaltung um gruppiert in die dargestellte Bremsschaltung, wobei der Gleich strom-Fahrmotor über einen Erregerstromsteller 8 aus einer Spannungsquelle A erregt wird. Durch Zünden des Ankerstrom- Thyristorstellers 7 und Sperren des Netz-Thyristorstellers 4 wird der als Generator wirkende Gleichstrom-Fahrmotor 1, 2 im Ankerkurzschluß betrieben, wobei sich die Drossel 3 magnetisch auflädt. Der Ankerstrom Ja steigt an, während der Erregerstrom Je zurückgenommen wird, so daß das Bremsmoment auf einen gewünschten Wert konstant gehalten wird. Ist eine vorgegebene Ankerstromhöhe erreicht, so wird der Netz-Thyristorsteller 4 geöffnet und der Ankerstrom-Thyristorsteller 7 gesperrt, so daß der Ankerstrom Ja kommutiert und über den Netz-Thyristorsteller 4 und den Kondensator 5 bei gesperrtem Kondensator-Thyristor steller 6 ins Netz N weiterfließen kann. Dabei sinkt wegen der Aufladung des Kondensators 5 der Ankerstrom Ja; gleichzeitig wird zur Konstanthaltung des Moments der Erregerstrom Je vergrößert. Ist der Ankerstrom Ja auf einen vorgegebenen Wert abgesunken, so wird der Netz-Thyristorsteller 4 wieder gesperrt und der Ankerstrom-Thyristorsteller 7 wieder geöffnet, so daß der Gleichstrom-Fahrmotor 1, 2 wieder im Ankerkurzschluß betrieben wird, wobei sich die Drossel 3 magnetisch auflädt. Während des magnetischen Aufladevorganges der Drossel 3 wird durch Zünden des Kondensator-Thyristorstellers 6 der Kondensator 5 partiell entladen. Die wechselweise Kommutierung des Ankerstromes Ja zwischen Ankerstrom-Thyristorsteller 7 und Netz-Thyristorsteller 4 wiederholt sich, wird aber entsprechend der Fahrmotordrehzahl n, die der Fahrgeschwindigkeit entspricht, geführt.

Um einen selbsttätigen Ablauf zu erzielen, ist eine Regelein richtung 9 vorgesehen. In einem Strommeßglied 11 wird der Anker strom Ja erfaßt und einer Signalauswerteeinrichtung 10 zuge führt. Ferner wird durch Spannungsmesser 12, 13 die Spannung U 1 vor und die Spannung Un hinter dem Kondensator 5 erfaßt und an die Signalauswerteeinrichtung 10 gegeben, der auch die in einer Tachometermaschine 14 erfaßte Fahrmotordrehzahl n (Fahrge schwindigkeit) zugeleitet wird.

Nach Maßgabe der Signalauswertung und der rechnerischen Umfor mung werden FührungsgrößenF 4, F 6, F 7, F 8 gebildet, die den einzelnen Reglern R 4, R 6, R 7, R 8 zugeführt werden. Von den Reglern R 4, R 6, R 7 und R 8 werden die Steuersätze SS 4, SS 6, SS 7 und SS 8 für die einzelnen Thyristorsteller 4, 6, 7, 8 angesteuert, so daß der beschriebene Bremsvorgang abläuft.

Bei Erreichen einer Fahrmotordrehzahl n, bei der bei voller Erregung die Ankerspannung kleiner ist als die Netzspannung, werden der Netz-Thyristorsteller 4 und der Kondensator-Thyri storsteller 6 auf Dauerdurchlaß gestellt, so daß durch wechselndes Schließen und Öffnen des Ankerstrom-Thyristor stellers 7 die durch die DE-OS 27 32 399 bekannte Chopper schaltung wirksam wird.

Claims

Nutzbremse für einen Gleichstrom-Fahrmotor, bei der
der Anker, eine Drossel und eine Sperrdiode in Serie an das Netz anschalt bar sind,
die aus Anker und Drossel gebildete Reihenschal tung durch einen Ankerstrom-Thyristorsteller derart überbrück bar ist, daß bei durchlässigem Ankerstrom-Thyristorsteller der Ankerkreis kurzgeschlossen ist und die Drossel magnetisch aufge laden wird,
bei gesperrtem Ankerstrom-Thyristorsteller der Ankerkreis über die Sperrdiode an das Netz angeschlossen ist und die in der Drossel gespeicherte Energie ins Netz abgegeben wird,
eine Regel einrichtung für die Ankerspannung durch Änderung des Erreger stromes vorgesehen ist, bei der einer Signalauswerteeinrichtung ein Führungssignal, ein dem Ankerstrom proportionales Signal und ein spannungsproportionales Signal zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Signalauswerteeinrichtung (10) zusätzlich ein dem Erregerstrom (Je) proportionales Signal und ein der Fahrmotor drehzahl (n) proportionales Signal zugeführt werden,
die Sperrdiode als Netz-Thyristorsteller (4) mit Zwangslöschung ausgebildet ist, dem eine Parallelschaltung aus einem Konden sator (5) und einem löschbaren Kondensator-Thyristorsteller (6) nachgeschaltet ist,
der Signalauswerteeinrichtung (10) zusätzlich ein der Spannung (U 1) vor dem Kondensator (65) und ein der Spannung (Un) hinter dem Kondensator (5) proportionales Signal zugeführt werden,
im oberen Drehzahlbereich, in dem die erzeugte Ankerspannung größer oder gleich der Netzspannung (Un) ist, der Ankerstrom-Thyristorsteller (7) und der Netz- Thyristorsteller (4) wechselweise gegensinnig geöffnet und geschlossen werden,
der Erregerstrom (Je) abhängig von der Fahrmotordrehzahl (n) derart geregelt wird, daß bei Netz rückspeisung einer Abnahme des Ankerstromes (Ja) eine Erhöhung des Erregerstromes (Je) und bei kurzgeschlossenem Ankerkreis einer Erhöhung des Ankerstromes (Ja) eine Verkleinerung des Erregerstromes (Je) im Sinne einer Konstanthaltung des Brems momentes zugeordnet ist,
nach jedem Kommutierungsvorgang vom Netz-Thyristorsteller (4) auf den Ankerstrom-Thyristor steller (7) der Kondensator-Thyristorsteller (6) gezündet wird.