DE668879C

DE668879C - Starting and braking resistance of electric traction vehicles

Info

Publication number: DE668879C
Application number: DEA72609D
Authority: DE
Inventors: Ernst Dozler
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1934-02-28
Filing date: 1934-02-28
Publication date: 1938-12-10

Description

Anfahr- und Bremswiderstand elektrischer Triebfahrzeuge Es war bisher üblich, die Anfahr- und Bremswiderstände elektrischer Triebfahrzeuge so reichlich auszulegen, daß keinesfalls Glühtemperaturen erreicht wurden. Um diese Bedingung auch bei Belastungsspitzen sicher einzuhalten, wurde außerdem auch eine reichliche Reserve bei der Bemessung vorgesehen. Zu diesen Vorsichtsmaßnahmen war man genötigt, weil die Widerstände andernfalls stark beschädigt wurden. Sie haben aber schwerwiegende Nachteile zur Folge. Einerseits fallen die Widerstände nach diesen Bemessungsgrundsätzen schwer und umfangreich aus, andererseits wird bei künstlich belüfteten Widerständen die zugeführteKühlluft schlecht ausgenutzt. Wollte man größere Wärmeleistungen abführen, wie es bei längeren Talfahrten mit schweren Zügen der Fall ist, welche durch die Lokomotive elektrisch abgebremst werden, so sind unverhältnismäßig große Luftmengen und entsprechend große und leistungsfähige Lüfter erforderlich. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise eine Widerstandsbremsung häufig nicht mehr möglich ist, weil die Aufwendungen für die Anlage zu groß werden oder weil die beschränkten Achsdrücke die erforderliche Gewichtsvermehrung nicht mehr zulassen.Starting and braking resistance of electric traction vehicles It was previously Usually, the starting and braking resistances of electric traction vehicles are so plentiful to be interpreted that no annealing temperatures were reached. To this condition Adhering to it safely even with load peaks was also a plentiful one Reserve provided in the dimensioning. One was forced to take these precautionary measures because otherwise the resistors would be badly damaged. But you have serious ones Disadvantages result. On the one hand, the resistances fall according to these assessment principles heavy and extensive, on the other hand, with artificially ventilated resistances the supplied cooling air is poorly used. If you wanted to dissipate greater heat output, as is the case with long descents with heavy trains, which are driven by the Locomotives are braked electrically, so there are disproportionately large amounts of air and correspondingly large and powerful fans are required. It has shown, that in this way resistance braking is often no longer possible because the expenses for the system are too great or because the limited axle pressures no longer allow the required increase in weight.

Diese Schwierigkeiten werden völlig vermieden, wenn erfindungsgemäß der Anfahr-und Bremswiderstand erstens als Glühkörper ausgebildet, zweitens von gut wärmeleitenden Metallwänden großer Wärmekapazität umgeben und drittens unmittelbar belüftet wird.These difficulties are completely avoided when according to the invention the starting and braking resistor, firstly, designed as an incandescent body, secondly, from Well thermally conductive metal walls with a large heat capacity and, thirdly, immediately is ventilated.

Es ist zwar bekannt, Heizspulen mit einem :Metallrohr zu umgeben, um den Heizkörper bei elektrischem Zugbetrieb elektrisch und bei Dampfbetrieb mit Dampf betreiben zu können. Ferner ist es bekannt, bei elektrischen Winderhitzern die zu erhitzende Luft unmittelbar an den Heizwendeln, die von Wänden aus schlecht wärmeleitenden keramischen Baustoffen umgeben sind, vorbeistreichen zu lassen. Doch liegt bei diesen bekannten Anordnungen nicht die Aufgabe vor, eine besonders hohe Belastbarkeit von Anfahr- und Bremswiderständen zu erzielen.Although it is known to surround heating coils with a: metal tube, around the radiator with electric train operation and with steam operation To be able to operate steam. It is also known for electric hot air heaters the air to be heated is directly on the heating coils, the air from the walls is bad thermally conductive ceramic building materials are surrounded. Indeed is not the task of these known arrangements, a particularly high To achieve load capacity of starting and braking resistors.

Es ist weiterhin die Verwendung von Anfahr-und Bremswiderständen vorgeschlagen worden, die bis zur Glut erhitzt werden können. Doch sind hierbei die Widerstände weder unmittelbar belüftet, noch sind sie gut von wärmeleitenden Metallwänden großer Wärmekapazität umgeben.The use of starting and braking resistors is also proposed that can be heated to embers. But here are the resistances neither directly ventilated nor are they great from thermally conductive metal walls Surrounding heat capacity.

Werden gemäß der Erfindung die Glühwiderstände mit Wänden aus Metall, z. B. Aluminium- oder Gußeisenplatten, umgeben und unmittelbar belüftet, so wird durch diese einfache Maßnahme die Überlastbarkeit der ganzen Anordnung stark erhöht.If, according to the invention, the glow resistors with walls made of metal, z. B. aluminum or cast iron plates, surrounded and immediately ventilated, so is this simple measure greatly increases the overload capacity of the entire arrangement.

Da nämlich infolge ihrer Glühtemperatur die Widerstände in der Lage sind, erhebliche Wärmemengen durch Strahlung abzugeben, wird ein großer Teil der entwickelten Wärme von den umgebenden Metallwänden aufa@_@ ; nommen. Die Voraussetzung eines gen. den Temperaturgefälles zwischen den widerständen und den Metallwänden infolge der Wärmeaufnahmefähigkeit der tallwände für die Dauer der Überlastung be- stehen. Die Umgebung der Glühwiderstände mit nichtstromführenden Metallwänden hat auch eine Erhöhung der Dauerbelastbarkeit der Anlage zur Folge. Infolge der Bestrahlung durch die Glühspiralen nehmen die Wände Wärme auf und erhöhen ihre Temperatur über die Temperatur der sie bestreichenden Kühlluft. Dadurch geben sie aber die durch Strahlung aufgenommene Wärme an die Kühlluft durch Konvektion ab. Andererseits hat der durch die Metallwände auf dem Wege der Strahlung bewirkte Wärmeentzug eine Senkung der Glühtemperatur der Widerstände zur Folge, d. h: die Wärmeübergabe an die Kühlluft erfolgt mit geringerem Wärmegefälle. Diese Tatsache ist auch erklärlich, weil durch die Metallwände die wärmeabführende Oberfläche der ganzen Anordnung vergrößert wird. Diese Senkung des Temperaturgefälles kann dazu ausgenutzt werden, um eine entsprechend größere Leistung umzusetzen, welche das gleiche zulässige Temperaturgefälle ergibt wie eine kleinere Leistung ohne metallische Umgebung der Widerstände.Because because of their annealing temperature, the resistors are capable of considerable To give off amounts of heat through radiation, becomes a large part of the heat developed from the surrounding metal walls ona @ _ @; took. The requirement of a gene. the temperature gradient between the resistors and the metal walls due to the heat absorption capacity of tall walls for the duration of the overload stand. The area around the glow resistors with non-current-carrying metal walls also increases the long-term load capacity of the system. As a result of the irradiation by the incandescent coils, the walls absorb heat and increase their temperature above the temperature of the cooling air that brushes them. As a result, however, they transfer the heat absorbed by radiation to the cooling air by convection. On the other hand, the heat extraction caused by the metal walls by way of radiation results in a lowering of the annealing temperature of the resistors, i. h: the heat transfer to the cooling air takes place with a lower heat gradient. This fact can also be explained because the metal walls increase the heat-dissipating surface of the entire arrangement. This lowering of the temperature gradient can be used to implement a correspondingly larger output, which results in the same permissible temperature gradient as a smaller output without a metallic environment of the resistors.

Bei einer vorübergehenden Überlastung der Widerstände tritt folgendes ein: Nach dem Stephan -Boltzmannschen Strahlungsgesetz erhöht sich der durch Strahlung abgegebene Anteil der Wärmemenge mit der Differenz der vierten Potenzen der absoluten Temperaturen, d. h. also die erforderliche Temperaturerhöhung der Glühwiderstände ist verhältnismäßig viel kleiner als die Zunahme der Belastung. Da die durch Konvektion aus den Widerständen an die Kühlluft abführbare Wärmemenge eine wesentlich stärkere Temperatursteigerung erfordern würde, wird demgegenüber durch die Gegenwart der metallischen Umgebung ein sehr wirksamer Schutz gegen Überhitzung der Glühwiderstände ge-;",Y,#'onnen. Es ist unschwer möglich, daß durch entsprechende Dicke der umgebenden Metall-4v'andungen dieselben erhebliche Wärmemen-"'ggen aufnehmen können, ohne daß ihre Temperatur zu stark ansteigt. Innerhalb dieser Zeit kann daher eine erhebliche Überlastung der Glühkörper ohne Gefährdung ihres Bestandes vorgenommen werden.If the resistors are temporarily overloaded, the following occurs a: According to Stephan -Boltzmann's law of radiation, the radiation increases Released proportion of the amount of heat with the difference of the fourth powers of the absolute Temperatures, d. H. thus the required temperature increase of the glow resistors is relatively much smaller than the increase in load. Because the by convection The amount of heat that can be dissipated from the resistors to the cooling air is much greater Temperature increase would require, on the other hand, by the presence of the metallic environment is a very effective protection against overheating of the glow resistors ge -; ", Y, # 'onnen. It is easily possible that by appropriate thickness of the surrounding Metal walls can absorb the same considerable amounts of heat without their temperature rises too much. Within this time, therefore, can be considerable Overloading of the incandescent bodies can be made without endangering their existence.

Nimmt man beispielsweise an, daß während einer längeren Talfahrt sich zwischen der erzeugten Wärmemenge und der durch die Kühlluft abgeführten Wärmemenge ein Gleichgewicht bei zulässiger Temperatur der Widerstände (z. B. 8oo°) und derKühlluft (z. B. 4oo°) eingestellt hat, so würde es ohne die Metallwände nicht statthaft sein, das Fahrzeug anschließend durch elektrische Bremsung auch stillzusetzen. Andernfalls würden durch die zusätzliche Umsetzung der kinetischen Energie des Fahrzeuges in Wärme die Widerstände überhitzt werden. Durch die Gegenwart der Metallwandungen kann aber diese Mehrleistung unschädlich aufgenommen werden. In der darauffolgenden Stillstandspause des Fahrzeuges oder wieder normalen Belastung der Widerstände geben die Metallwandungen die gespeicherte Wärmemenge an die Kühlluft wieder ab, so daß sich auch der Gleichgewichtszustand mit den dauernd zulässigen Temperaturen wieder einstellt.Assume, for example, that during a long descent between the amount of heat generated and the amount of heat dissipated by the cooling air an equilibrium at a permissible temperature of the resistors (e.g. 8oo °) and the cooling air (e.g. 4oo °), it would not be allowed without the metal walls, the vehicle can then also be stopped by electrical braking. Otherwise would be due to the additional conversion of the vehicle's kinetic energy into Heat the resistors will overheat. Due to the presence of the metal walls but this additional performance can be absorbed harmlessly. In the next Give the vehicle a break or return to normal load on the resistors the metal walls from the stored amount of heat to the cooling air again, so that the state of equilibrium with the permanently permissible temperatures is also restored adjusts.

In der Zeichnung bedeuten a die beispielsweise als Heizwendeln ausgebildeten Glühkörper und b die sie umgebenden, als Speicherkörper dienenden Metallwände.In the drawing, a denotes those designed, for example, as heating coils Incandescent bodies and b the surrounding metal walls serving as storage bodies.

Claims

PATENT CLAIM: Starting and braking resistance of electric traction vehicles, characterized by the union of the following features: The resistance is first designed as an incandescent body, secondly, large metal walls with good thermal conductivity Surrounded by heat capacity and, thirdly, immediately ventilated.