DE382995C - Nutzbremsverfahren fuer Gleichstrom-Seriemotoren, insbesondere Bahnmotoren - Google Patents

Description

• Nutzbremsverfahren für Gleichstrom-Seriemotoren, insbesondere Bahnmotoren. Gleichstrom-Seriemotoren können bekanntlich nicht ohne Eingriff in ihre Grundschaltung, d. h. als Seriegeneratoren auf ein Netz zurückarbeiten, wie dies insbesondere bei elektrischen Triebfahrzeugen zwecks Nutzbremsung erwünscht wäre und beim reinen Nebenschlußmotor grundsätzlich auch möglich ist. Der Grund hierfür liegt in der jener Schaltung anhaftenden Selbsterregung, die einen geregelten Bremsbereich ausschließt. Um diese Selbsterregung zu umgehen, wird im allgemeinen für den Nutzbremsbereith das Feld des Seriemotors aus dem Ankerstromkreis herausgenommen und mittels einer besonderen Stromquelle erregt. Diese Stromquelle kann in einer Maschine oder Akkumulatorenbatterie bestehen, die vom Netz unabhängig sind, oder in einem davon abhängigen Motorgenerator. Während nun aber der Nebenschlußmotor mit direkter Netzerregung ohne jedweden Eingriff in die Grundschaltung ; bei passender Dimensionierung einen durchaus einwandfreien Bremsbetrieb ermöglicht, ist dies bei dem fremd erregten Seriemotor nicht der Fall. Die Schwierigkeit liegt in dem Auftreten von Stromschwankungen bei plötzlichen Spannungsänderungen im Netz, welch letztere im Bahnbetrieb eine gewöhnliche Erscheinung sind.
• Beim vom Netz direkt erregten Nebenschlußmotor macht sich eine solche Zustandsänderung des Netzes auf Anker und Feld gleichzeitig und in . entgegengesetztem Sinne bemerkbar und führt deshalb zu keinen besonderen Schwierigkeiten. Beim fremderregten Serienrotor wirkt indessen eine solche Zustandsänderung des Netzes zunächst nur auf den Anker, welch letzterer somit die Spannungsänderung durch einen entsprechenden innern Spannungsabfall ausgleichen muß. Die dadurch bedingten Stromschwankungen führen zu Überschlägen an den Kollektoren und zti stark wechselnder Bremswirkung, was nicht statthaft ist.
• Um die Eigenschaften des gewöhnlichen Nebenschlußmotors mit Bezug auf dessen Bremsstabilität beim fremd erregten Serienrotor wieder herzustellen, muß die Bremsschaltung so ausgebildet werden, daß die Spannungsschwankungen nicht allein auf den Anker, sondern gleichzeitig auch auf das Feld einwirken.
• Naheliegend hierfür ist die Erregung der Erregermaschine direkt durch das Netz, was aber immerhin mit Rücksicht auf die magnetische Trägheit des Systems nicht gleichwertig ist der reinen Nelienschlußsclialtung. Bekanntere, in größerem Maßstab ausgeführte Verfahren bestehen in der @"erwendung einerseits einer Erregermaschine mit Gegenstromwicklung ttnd anderseits eines Dämpfungswiderstandes, der von Anker- und Feldstrom gleichsinnig durchflossen wird. Eine stoßweise Änderung des rückgewonnenen Stromes hat in den beiden letzteren Fällen eine entgegengesetzt wirkende Änderung des Feldes zur Folge, und verhindert somit Stromstöße schon in ihrem Entstehen. \Iit Rücksicht auf die schnelle Wirkung ist das letztere Verfahren im Vorteil, indem es mit der magnetischen Trägheit der Erregerinascliine nicht zu rechnen hat.
• Bei diesen .beiden Verfahren macht sich nun aber ein anderer unerwünschter Umstand geltend, der in einer durch diese Verfahren bedingten, ungünstigen Beeinflussung der Geschwindigkeitsbremskraftkurven besteht. Diese Kurven tragen nämlich nicht mehr die betriebssichere Nehenschlußeigenschaft des reinen Nebenschlußmotors oder des fremd erregten Serienrotors ohne jene Dämpfungsmittel. Sie nähern sich vielmehr von einem untern Werte ausgehend bei genügend großen Strömen tangential einer der jeweiligen Regulierstellung entsprechenden Vertikalen. Dieser Verlauf der Kurven ist also angenähert gegen gleich dein Verlauf der Kurven des Serienrotors, wo sich die Geschwindigkeitskurven assymptotisch der Ordinatenachse nähern, aber bei kleinen Strömen. Praktisch heißt (las soviel, daß in äewissen Bremsbereichen bei geringen Bremskraftänderungen große Geschwindigkeitsänderungen eintretest und daß im gefährlichen Bremsbereich die Motoren hohe Umlaufszahlen annehmen bzw. durchgehen, gleich wie dies hei einem unbelasteten Serienrotor der Fall ist. Diese Unstabilität des Bremsbetriebes, die wohl durch das Beharrungsvermögen des Zuges gedämpft wird, ist für einen geregelten Bremsbetrieb gefährlich und unzulässig. Der Bremsbereich muß zum mindesten eingeschränkt werden, womit aber die Bremssicherheit an sich nicht gewährleistet ist, cla die gezogenen Grenzen durch irgendwelchen Umstand ungewollt überschritten «-erden können. I n dieser Beziehung wäre die reine N ebenschlußeigenschaft jeder anderen vorzuziehen, da sie nur eine unbedeutende Änderung der Geschwindigkeit bei veränderter Bremskraft zuläßt. Die Lösung muß daher in einem hompromiß gesucht werden zwischen Nebenschlußeigetischaft und genügender Stabilität hinsichtlich Strom- und Geschwindigkeitsänderungen. Eine Lösung in diesem Sinne, die eine Verbesserung der Geschwindigkeitskurven und Betriebsweise. wie sie durch das eine oder andere der beiden letztgenannten Verfahren zu erzielen- sind, bewirkt, ist durch nachfolgend beschriebenes und in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestelltes Verfahren zu erzielen.
• In den Ankerstromkreis werden zwei sogerannte Dämpfungswiderstände i un 1 2 ganz bestimmter Größe gelegt, wovon der direkt zwischen Erde und dem Anker 3 liegende Wi-(lerstand vorzugsweise induktiv, und der andere induktionslos wirkt. Diese beiden Widerstände werden erd- oder ankerseitig über "iie ebenfalls entsprechend bemessene Gegenstromwicklung 1. der Erregermaschine 5 verüun(ien. Die Feldwicklung 6 des rückarheiteni'en Motors wird in Reihe über fliese Dämpfungswiderstände vom Erreger 5 gespeist. 7 deutet die Nebenschlußerregung des Erregers 5 an; 8 ist der Anfahrwiderstanfl.
• Die Wirkung der Schaltung ist im stationären Zustande die, daß die Gegenstromwicklung l des Erregers 5 bei niederen Ankerströmen Erreger- und Hauptfeld schwächt, lie Geschwindigkeitskurven also nach oben versetzt und bei wachsenden Strömen diese Wirkung allmählich verliert bzw. das zu rasche Abbiegen der Geschwindigkeitskurven nach oben verhindert.
• Die. Gesamtwirkung ist die einer Streckung der sonst nach oben gekrümmten Geschwindi,-keitslinien in fast oder ganz. gerade Linien wenigstens für den zu beherrschenden Bremsbereich. Letzteres ist lediglich eine Funktion der entsprechenden Bemessung der beiden Dämpfungswiderstände i und 2 un(I der Gegenstromwicklung d..
• Die angegebene neue Schaltang hat noch den bemerkenswerten Vorteil, .daß in allen Motorgruppierungen bzw. bei allen Geschwindigkeiten lie Dämpfungs.widerstände tniverändert belassen werden können, indem flie Gegenstroinwicklung des Erregers bei den unteren Geschwindigkeiten stärker in Wirkung tritt bzw. eine Änderung derDämpfungswiderstände ersetzt.
• Es geht aus der Theorie hervor, daß bei der neuen Schaltung die Stabilisierwirkung des Dämpfungswiderstandes durch die Gegenstromwicklung nicht aufgehoben werden kann; auch wenn der Strom in dieser Wicklung die Richtung wechselt bzw. feldverstärkend wirkt. Das letztere tritt ein, wenn der Ankerstrom über einen bestimmten Betrag wachsen sollte.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. a «-erden die oben beschriebenen Dämpfungswiderstände samt der Gegenstromwicklung in den Feldstromkreise des Erregers verlegt. Der Anker des Erregers kann dabei unmittelbar an die Motormagnetwicklung angeschlossen werden. Die Übertragung dieser Schaltung auf mehrere Motoren in Serie- oder Parallelschaltung ist ohne weiteres möglich.
• Eine weitere selbsttätige Regulierung der 4lotorerregung in dem gewünschten Sinne kann bei dieser Anordnung auch dadurch erreicht werden, daß bei ,dem Dämpfungswiderstand selbst in Funktion der Rekuperationsstromstärke selbsttätig einzelne Teile zu- oder abgeschaltet werden, so daß der gesamte Widerstand größer oder kleiner ausfällt. Der Dämpfungswiderstand kann ganz oder teilweise aus Widerstandselementen bestehen, die beim Anfahren der Motoren als Anlaßwiderstand verwendet ' werden. Albb. 3 deutet beispielsweise eine einfache Methode hierfür an, indem der Kontaktor (Hüpfer) io, der normalerweise einen Abschnitt ja des Dämpfttngs-oder Anlaßwiderstandes! i kurzschließen kann, durch seinen Elektromagneten derart gesteuert wird, daß mit Zunahme .der Stromstärke in dem Widerstandsabschnitt 14 der Elektromagnet so stark erregt wird, daß er den Kontaktor io öffnet.
• Es liegt im Ermessen des Konstrukteurs, die üblichen Einzelschalter für die Regelung des Anfahrens gleichzeitig zu diesem Zwecke einzurichten, indem z. B. die Steuerstromspulen für das Anlassen kombiniert werden mit den Steuerstromspulen, die in Abhängigkeit des Rekuperationsstromes arbeiten.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE: i. Nutzbremsverfahren für Gleichstrom-Seriemotoren, insbesondere Bahnmotoren, mittels besonderer Erregermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Stabilisierung der Stromrückgewinnung in den Hauptstrom zwei Widerstände gelegt werden, die in Parallelschaltung gleichsinnig vom Feldstrom durchflossen werden und die einerseits :direkt, anderseits aber über -die Gegenstromwicklung des Erregers derart verbunden werden, daß der Gegenstrom in dieser Wicklung bei wachsendem Rückstrom abnimmt. z. Nutzbremsverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der beiden Stabilisierwiderstände den zulässigen Grenzwerten von Anker- und Feldstrom bei Stromrückgabe angepaßt wird. 3. Nutzbremsverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Gegenstromwicklung so gewählt wird, daß die Geschwindigkeitszugkraftlinien bei der Stromrückgabe innerhalb des praktischen Bremsbereichs in eine annähernd oder ganz gerade Linie übergehen. q.. Nutzbremsverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelung der Bremsgeschwindigkeit und die Stabilisierung der Stromrückgabe der für das motorische Anlassen benötigte Widerstand benutzt wird. 5. Nutzbremsverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr Motoren und Umgruppierung derselben zwecks Vergrößerung des Geschwindigkeitsbereichs die Vorschaltwiderstände so angeordnet werden, daß sie bei den Seriegruppierungen abwechslungsweise zwischen die Motoranker zu liegen kommen. 6. Nutzbremsverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nicht auf Spannungsgleichheit einreguliert wird, sondern die Erregung auf der jeweils ersten Bremsstufe so gewählt wird, .daß bei mittlerer Einschaltgeschwindigkeit der Stromstoß gleich Null und bei höchster und tiefster der Stromstoß gleich groß ausfällt mit dem Unterschied, daß er im ersten Falle generatorisch und im zweiten Falle motorisch wirkt. 7. Nutzbremsverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der direkt zwischen Anker und Erde liegende Widerstand induktiv wirkt. B. Nutzbremsverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungswiderstände regelbar sind. g. Nutzbremsverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Dämpfungswiderstand so eingerichtet ist, daß selbsttätig in Abhängigkeit von der Rekuperationsstromstärke Widerstandsabschnitte eingeschaltet oder kurzgeschlossen werden. io. Nutzbremsverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Dämpfungswiderstand mindestens stückweise zugleich als Anfahrwiderstand dient.