DE400074C - Einrichtung zum Nutzbremsen von Gleichstromserienmotoren, insbesondere fuer Bahnbetrieb - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Nutzbremsen von Gleichstromserienmotoren, insbesondere für Bahnbetrieb. Es sind Einrichtungen zum Nutzbremsen von Gleichstromserienmotoren bekannt geworden, bei denen in Reihe zum Anker und Feld des Gleich. stromserienmotors derAnkereiner fremderregten Erregermaschine liegt und bei denen ein induktionsfreier Widerstand parallel zu der aus Feld des Gleichstromserienmotors und Anker der Erregermaschine gebildeten Reihe geschaltet ist. Dieser parallel geschaltete Widerstand stellt eine Kompoundierungseinrichtung dar, welche bei Änderung der Netzspannung die Änderung des Nutzbremsstromes in kleinen Grenzen hält. Betrachtet man nämlich den aus der konstant erregten Erregermaschine, aus dem Feld des Gleichstromserienmotors und dem Parallelwiderstand gebildeten (Orts-)Stromkreis, so ist die Summe der Spannungen auch in diesem in jedem Moment gleich Null. Die konstante Spannung der Erregermaschine wird somit stets gleich der Summe der an dem Feld und dem Widerstand herrschenden Spannungen sein. Steigt nun die Spannung am Widerstand, dann sinkt die Spannung am Feld und umgekehrt. Die Änderung der Spannung am Widerstand kann aber durch äußere Umstände herbeigeführt werden,` z. B. wenn beim Sinken der Netzspannung der zum Teil auch den Widerstand durchfließende Netzstrom zunimmt. Bedeutet dann die Zunahme der Spannung am Widerstand eine Abnahme der Spannung an der Feldwicklung, so heißt das, daß der von der Erregermaschine gelieferte Erregerstrom abgenommen hat, daß also das Feld des Serienmotors" selbsttätig auf einen kleineren Wert gebracht worden ist. Damit sinkt die E. M. K. des Gleichstromserienmotors und der Zunahme des Nutzbremsstromes wird so entgegengewirkt.
• Diese Einrichtung besitzt aber einen großen Nachteil, weil bei schnellen Änderungen der Netzspannung die Induktanz der beiden für den Netzstrom parallelen Zweige in Betracht kommt und das Verhältnis der Wechselstromwiderstände-der beiden Zweige ein anderes ist als das der Gleichstromwiderstände. Im ersten Moment der schnellen Änderung ist der Widerstand des '- die induktive Feldwicklung enthaltenden Zweiges sehr groß im Vergleich zum Widerstand des anderen Zweiges, dessen Strom sich somit um fast den vollen Betrag der Änderung des Netzstromes ändert. Im gleichen Sinne ändert sich die Spannung an dem Widerstand und damit wird auch die Spannung an der Feldwicklung momentan stark erniedrigt bzw. erhöht. Je mehr aber das elektrische Gleichgewicht erreicht wird, um so mehr erfolgt die Einstellung der Spannung nach dem Verhältnis der Ohmschen Widerstände der Zweige, was im allgemeinen eine andere und viel kleinere Änderung der Spannung an der Feldwicklung zur Folge hat. Diese anfängliche Überregulierung bedeutet nun aber große Stromsprünge im Hauptstromkreis des Motors, welche möglichst vermieden werden sollen.
• Erfindungsgemäß kann dies dadurch erreicht werden, daß an Stelle des zum Feld des Hauptmotors und zum Anker der Erregermaschine parallel geschalteten Widerstandes ein Gleichstromserienmotor (Hilfsserienmotor) verwendet wird. Die Reaktanz dieses Motors bewirkt eine rauhere Einstellung des Hauptmotorfeldes bei schnellen Änderungen der Netzspannung. ' Die Erfindung sei an Hand der Ausführungsbeispiele der Abb. i bis 4. näher erläutert. In den Abbildungen bedeutet n den Fahrdraht des Gleichstromnetzes, g den Stromabnehmer, a den Anker, b das Feld des Hauptserienmotors, welcher in der angegebenen Nutzbremsschaltung Strom in das Netz n senden soll, c den Anker, f das Feld der konstant erregten Erreger-, maschine für das Feld b, d den Anker, in das Feld des Hilfsserienmotors, welcher parallel zu der aus dem Anker c und der Feld-Wicklung b gebildeten Reihe geschaltet ist, i. den Anker, h das Feld eines fremd- oder nebenschlußerregten Antriebsmotors für die Erregermaschine, e Erde und L die gemeinsame Welle der Erregermaschine, des Hilfsserienmotors und des Antriebsmotor:. Abb. i zeigt die aus den vorstehend angeführten Teilen bestehende neue Einrichtung. Die Erregermaschine c, f wird sowohl durch den besonderen Antriebsmotor i, h als auch durch den Hilfsserienmotor d, na angetrieben. Solange der Hauptmotor a, b nicht auf das Netz geschaltet ist, liefert der Antriebsmotor i, h allein die Energie für die Erregermaschine. Im Falle der Nutzbremsung liefert der Hauptmotor die Energie für den Erregerkreis selbst. Die dargestellte Einrichtung arbeitet, einmal richtig eingestellt, auf annähernd konstantes Drehmoment, wie aus folgender Überlegung .hervorgeht: Steigt z. B. die Spannung am Netz n, so sinkt zunächst der rekuperierte Strom. Dadurch sinkt die Spannung am Serienmotor d, na und die Erregermaschine c, f treibt mehr Strom durch das Feld b (das Umgekehrte tritt ein, wenn die Netzspannung sinkt). In dieser Beziehung besteht somit kein Unterschied gegenüber der bekannten Anordnung mit parallel geschaltetem Widerstand. Gibt man aber dem Serienmotor d, in eine genügende Reaktanz, dann verteilt sich bei schneller Änderung des Netzstromes der hinzukommende oder fortfallende Teil des Stromes auf die beiden parallelen Zweige annähernd im Verhältnis ihrer Reaktanzen, so daß Stromstöße der beschriebenen Art im Erregerkreis vermieden werden. Den Hilfsserienmotor kann man, um eine relativ große Reaktanz zu erzielen, mit gerader Charakteristik für den ganzen Arbeitsbereich bauen. Ein weiterer Vorteil gegenüber der bekannten Anordnung mit Parallelwiderstand ist auch in dem Umstand zu erblicken, daß die dem Hilfsserienmotor zugeführte Energie nicht, wie beim Parallelwiderstand, in Joulesche Wärme umgesetzt wird und verlorengeht, sondern an die Erregermaschine abgegeben und damit nutzbar gemacht wird. Die für die Erregung aufzuwendende Leistung ist bei der neuen Anordnung somit geringer, der Nutzeffekt entsprechend höher. Um aber die Kompoundierung regelbar zu machen, kann die Feldwicklung des Hilfsserienmotors Anzapfungen erhalten. Je nach Wahl der Anzapfung ist die an den Klemmen des Hilfsmotors bei gegebenem Strom auftretende Spannung größer oder kleiner. Es kann aber auch gemäß Abb. 2 dem Hilfsserienmotor ein regelbarer Widerstand w vorgeschaltet werden; je nach Stellung des Regulierkontaktes k wird sich an der aus Hilfsmotor und Widerstand gebildeten Reihe bei gegebenem Strom eine größere oder kleinere Spannung einstellen. Sehr oft besitzen die Triebmotoren von Fahrzeugen Anzapfungen, welche die Feldwicklung unterteilen. Zn diesem Falle kann man eine solche Anzapfung dazu benutzen, beim Bremsbetrieb eine Gegenkompoundierung dadurch zu erreichen, daß man die in Abb. 2 dargestellte Reihe, bestehend aus Hilfsserienmotor d, m und Widerstand w, gemäß Abb. 3 parallel zum Anker der Erregermaschine c und einem Teil b' der Feldwicklung b schaltet, während der andere Teil b" sich in Reihe zu den parallelen Zweigen befindet. Der den Teil b" durchfließende Erregerhauptstrom erzeugt Amperewindungen, welche den von der Erregermaschine in b' erzeugten Amperewindungen entgegengerichtet sind (s. Richtung der Strompfeile). Einer zu starken Gegenkompoundwirkung der Wicklung b" kann durch Parallelschaltung eines Shuntwiderstandes y zur Wicklung b" (s. Abb. 3) begegnet werden.
• Oft ist die Konstanthaltung der Drehzahl der Erregermaschinengruppe nicht erwünscht; man kann dann die Kompoundierung unter Umständen durch Variation der Drehzahl der Erregermaschine unterstützen. Zu diesem Zwecke macht man die Drehzahl der Erregermaschine dadurch abhängig von der Belastung, daß man dem Nebenschlußmotor i, la Windungen gibt, welche vom Hauptstrom des Hauptmotors durchflossen werden oder indem man dem Nebenschlußmotor gemäß Abb. 4 einen Widerstand z vorschaltet. In Abb. 4 ist auch der Fall veranschaulicht, daß die Erregermaschine selbst durch den Hauptstrom des Hauptmotors gegenkompoundiert ist (s. Wicklung s). Diese Einrichtung ist sehr vorteilhaft, da sie im Kurzschlußfalle des Netzes die Erregung des Hauptmotors auf ein unschädliches Maß herabsetzt. Dagegen bewirkt sie im Nutzbremsbetrieb bei Leerlauf des Netzes ein rasches Ansteigen der Hauptmotorspannung. Dieses rasche Ansteigen der Spannung kann man zum Abschalten der Motoren und Ansetzen der Bremsen benutzen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Einrichtung zum Nutzbremsen von Gleichstromserienmotoren, insbesondere für Bahnbetrieb, bei welchen die Erregerwicklung in Reihe zu einer fremderregten Erregermaschine geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der aus Erregerwicklung und Erregermaschine gebildeten Reihe ein Gleichstromserienmotor (Hilfsserienmotor) geschaltet ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch x, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Hilfsserienmotor ein regelbarer Widerstand geschaltet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß derHilfsserienmotor mit dem zu ihm in Reihe geschalteten Widerstand parallel zum Anker der Erregermaschine und nur einem Teil der Erregerwicklung des Hauptmotors geschaltet ist, während parallel zum anderen Teil der Erregerwicklung ein gegebenenfalls regelbarer Shuntwiderstand geschaltet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch Z, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermaschine und der Hilfsserienmotor mechanisch gekuppelt sind, wobei gleichzeitig auch ein fremd- bzvv. nebenschlußerregter Gleichstrommotor zum Antrieb der Erregermaschine verwendet wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor der Erregermaschine eine vom Hauptstrom des Hauptmotors gespeiste Kompoundwicklung enthält.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Antriebsmotor Widerstand geschaltet ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregermaschine durch eine vom Hauptstrom des Hauptserienmotors gespeiste Erregerwicklung gegenkompoundiert ist.