DE670425C

DE670425C - Arrangement for controlling main current or compound machines, especially for electrically operated track vehicles

Info

Publication number: DE670425C
Application number: DEA67504D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Volkers
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1932-10-22
Filing date: 1932-10-22
Publication date: 1939-01-19

Description

Es ist eine Schaltanordnung bekanntgeworden, bei der parallel zum Feld einer Reihenschlußmaschine der Anker einer Hilfsmaschine gelegt ist. Dabei wird die letztere entweder von einem eigenen Motor oder von dem zu regelnden Hauptmotor mechanisch angetrieben. Die Aufgabe dieser Einrichtung liegt darin, die Kennlinie des Hauptmotors beliebig einstellbar zu machen. Weiterhin wurde eine äußerlich ähnliche Anordnung vorgeschlagen, bei der ebenfalls parallel zur Hauptstromwicklung eines Reihenschlußmotors eine Hilfsmaschine geschaltet ist, die jedoch als Dämpfungsmaschine Verwendung findet, um beispielsweise die beim jedesmaligen Weiterschalten des Fahrschalters eines Bahnmotors entstehenden Zugkraftstöße zu dämpfen.A switching arrangement has become known in which a series machine is parallel to the field the anchor of an auxiliary machine is laid. The latter is either powered by its own engine or by the regulating main motor mechanically driven. The task of this facility lies in making the characteristic of the main motor adjustable as required. Furthermore was an externally similar arrangement is proposed in which it is also parallel to the main current winding a series motor is connected to an auxiliary machine, but which is used as a damping machine to For example, every time the drive switch of a railroad engine is switched on to dampen the resulting tensile force surges.

Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Wirkung derartiger Dämp-The present invention aims to improve the effect of such damping

ao fungsmaschinen, die ihrer Bestimmung gemäß wesentlich durch Strom und Spannung der Reihenschlußwicklung des Hauptmotors beeinflußt wird.ao fungsmaschinen, which according to their purpose essentially by current and voltage the series winding of the main motor is influenced.

Die dämpfende Wirkung der Zugkraftstöße kann nun erfindungsgemäß durch eine besondere Wicklung erreicht werden, welche auf den Feldpolen der Dämpfungsmaschine untergebracht ist und die der gesamte Bremsstrom des Bahnmotors durchfließt, oder durch andere gleichwertige Mittel, welche die von der Dämpfungsmaschine induzierte EMK beeinflussen. According to the invention, the damping effect of the tensile force shocks can now be achieved by a special Winding can be achieved, which is housed on the field poles of the damping machine and through which the entire braking current of the traction engine flows, or by other equivalent means, which the of the EMF induced by the damping machine.

Durch die Erfindung ist weiterhin die Möglichkeit gegeben, die Zugkraftstöße nicht nur beim Bremsen, sondern auch beim Anfahren ohne zusätzliche Ausgleichselemente zu dämpfen. Es werden nämlich der Anker und die Nebenschlußwicklung der Dämpfungsmaschine wie bisher mit der Hauptfeldwicklung des Bahnmotors parallel geschaltet, und diese Verbindung bleibt sowohl beim Fahren als auch beim Bremsen erhalten. Die Hauptstromwicklung der Dämpfungsmaschine ist dagegen ständig mit dem Anker des Bahnmotors in Reihe geschaltet. Die beiden beschriebenen Verbindungen zwischen dem¹ Hauptfeld des Bahnmotors und Anker und Nebenschlußfeld der Dämpfungsmaschine einerseits und Anker des Bahnmotors und Hauptstromwicklung der Dämpfungsmaschine andererseits werden nach ,50 der weiteren Erfindung so ausgeführt, daß sie durch den Fahrschalter nicht geändert werden. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung gegenüber den bereits vorgeschlagenen Schaltungen für Dämpfungsmaschinen, bei denen entweder während des Überganges von Bremsen auf Fahren oder sogar beim Überschatten von einer Wider-The invention also provides the possibility of damping the tensile force shocks not only when braking but also when starting up without additional compensating elements. This is because the armature and the shunt winding of the damping machine are connected in parallel with the main field winding of the railway motor as before, and this connection is maintained both when driving and when braking. The main current winding of the damping machine, on the other hand, is always connected in series with the armature of the railroad motor. The two described connections between the ¹ main field of the railway motor and armature and shunt field of the damping machine on the one hand and armature of the railway motor and main current winding of the damping machine on the other hand are carried out according to the further invention in such a way that they are not changed by the travel switch. This results in a significant simplification compared to the already proposed circuits for damping machines, in which either during the transition from braking to driving or even when overshadowed by a resistance

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor: Dr.-Ing. Walter Volkers in Schenectady, New York, V. St. A.Dr.-Ing. Walter Volkers in Schenectady, New York, V. St. A.

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standsschaltstufe zur anderen besondere Um schaltungen zur Beeinflussung des Feldes der Dämpfungsmaschine vorgenommen werden Die selbsttätige Umpolung der erwähnten zusätzlich auf den Feldpolen der Dämpfungsmaschine angebrachten Hauptstromwicklun wird nämlich, wie bereits angegeben, dadurch erreicht, daß sie ständig mit dem Anker des Bahnmotors in Reihe geschaltet ist, welcher ίο seinerseits beim Übergang vom Fahren zum Bremsen umgepolt werden muß.state shift to the other special order circuits to influence the field of the damping machine are made The automatic polarity reversal of the aforementioned main current winding, which is also attached to the field poles of the damping machine is achieved, as already stated, in that it is constantly connected to the anchor of the Railway engine is connected in series, which ίο in turn when the transition from driving to Brakes must be reversed.

Abb. ι enthält einen Bahnmotor M, zu dessen Hauptstromfeldwicklung F eine kleine Nebenschlußmaschine tn mit einem nicht dargestellten Schwungrad parallel geschaltet ist. In Reihe mit dem Ankert des Bahnmotors liegt die vom Ankerstrom des Bahnmotors durchflossene Wicklung h der Dämpfungsmaschine. Beide sind durch die Leitung c miteinander verbunden. Ein Vergleich mit Abb. 2, worin der gleiche Bahnmotor in Fahrschaltung dargestellt ist, zeigt, daß diese Verbindung c, sowohl beim Fahren als auch beim Kurzschlußbremsen erhalten bleibt. In xAbb. 1 ergänzt sich der Kurzschlußbremskreis durch den Vorschaltwiderstand R, welcher mit dem Anker A des Motors, der Wicklung h der Dämpfungsmaschine und dem Hauptfeld/⁷ des Bahnmotors mit dem parallel dazu liegenden Anker« und der Nebenschlußfeldwicklung/ der Dämpfungsmaschine in Reihe geschaltet ist.Fig. Ι contains a rail motor M, to whose main current field winding F a small shunt machine tn with a flywheel, not shown, is connected in parallel. In series with the armature of the rail engine is the winding h of the damping machine through which the armature current of the rail engine flows. Both are connected to one another by line c. A comparison with Fig. 2, in which the same railway motor is shown in the driving circuit, shows that this connection c is maintained both when driving and when short-circuit braking. In x Fig. 1, the short-circuit braking circuit is supplemented by the series resistor R, which is connected in series with the armature A of the motor, the winding h of the damping machine and the main field / ^{7 of} the railway motor with the armature lying parallel to it and the shunt field winding / the damping machine.

Es sei angenommen, daß sich das Fahrzeug in einem Gefälle befindet und daß der Führer die Fahrschalterkurbel auf eine bestimmte Bremsstellung gebracht hat. Nach einiger Zeit stellt sich dann ein gleichbleibender Bremsstrom ein, der in Abb. 1 durch die mit i bezeichneten Pfeile wiedergegeben ist. Schaltet jetzt der Führer auf die nächste Stufe, so schließt er einen bestimmten Teil des Vorschaltwiderstand es R kurz. Dabei entsteht im Bremsstromkreis eine Stromspitze, welche als dem vorher angenommenen stationären Strom i überlagert angenommen werden kann. Diese Stromspitze durchläuft auch unter anderem die Wicklungh und den Anker« der Dämpfungsmaschine; dagegen äußert sie sich nur in sehr geringem Maße in der Feldwicklung F des Bahnmotors und der Nebenschlußwicklung/ der Dämpfungsmaschine, weil die Induktivität dieser beiden Wicklungen wesentlich größer ist als diejenige des parallel zu ihnen geschalteten Ankers der DämpEungsmaschine. Daraus folgt, daß in einer Schaltung wie in Abb. 1, bei der die Wirkungen der Wicklungen Ji und / entgegengesetzt gerichtet angenommen sind, im Augenblick der Stromspitze eine vorübergehende Absenkung des magnetischen Flusses der Dämpfungsmaschine eintritt. Infolgedessen sinkt auch in diesem Augenblick die von der Dämpfungsmaschine induzierte EMK. Daher steigt ihr Ankerstrom, was einen Rückgang des in der parallel zum Anker α geschalteten Hauptstromfeldwidklung F fließenden Stromes zur Folge hat. Sobald die Stromspitze abgeklungen ist, stellt sich wieder eine stationäre Stromverteilung im· gleichen Verhältnis wie vor ihrem Auftreten ein.It is assumed that the vehicle is on a downward slope and that the driver has set the travel switch crank to a certain braking position. After some time, a constant braking current is established, which is shown in Fig. 1 by the arrows labeled i. If the leader now switches to the next level, he short- circuits a certain part of the series resistor es R. This creates a current peak in the braking circuit, which can be assumed to be superimposed on the previously assumed steady-state current i. This current peak also passes through winding h and armature of the damping machine, among other things; on the other hand, it manifests itself only to a very small extent in the field winding F of the railway motor and the shunt winding / the damping machine, because the inductance of these two windings is significantly greater than that of the armature of the damping machine connected in parallel to them. It follows that in a circuit as in Fig. 1, in which the effects of the windings Ji and / are assumed to be directed in the opposite direction, at the moment of the current peak there is a temporary lowering of the magnetic flux of the damping machine. As a result, the EMF induced by the damping machine also drops at this moment. Their armature current therefore increases, which results in a decrease in the current flowing in the main current field resistance F connected in parallel with armature α. As soon as the current peak has subsided, a steady current distribution occurs again in the same ratio as before it occurred.

Durch die angegebene Schaltung wird demnach beim Bremsen erreicht, daß das Feld des Bahnmotors in dem Augenblick geschwächt wird, in welchem eine plötzliche erhebliche Verstärkung des gesamten Bremsstromes eintritt. Infolgedessen bleibt das Moment des Motors während des Auftretens dieser Stromspitze annähernd oder vollkommen gleich.With the specified circuit it is therefore achieved when braking that the field of the railway engine is weakened at the moment in which a sudden significant Amplification of the entire braking current occurs. As a result, the moment remains of the motor approximately or completely during the occurrence of this current peak same.

Der Anker α und die Wicklung h bilden eine Schalteinheit, d.h. sie bleiben in der dargestellten Lage untereinander in Reihe. Diese Schalteinheit liegt zwischen der Ankerklemme ρ und der Klemme^ des Feldes//. Soll also von der Bremsschaltung (Abb. 1) auf die Fahrschaltung (Abb. 2) übergegangen werden bzw. umgekehrt, dann sind wie bei den normalen Ausführungen nur die beiden Klemmen/?¹ und q zu lösen und die zwischen diesen beiden Klemmen liegende Schalteinheit, bestehend aus dem· Anker A und dem Feld//·, in eine andere Schaltung zu legen. Hierdurch kehrt sich nicht nur die Stromrichtung im· Ankert, sondern auch ohne besondere Schaltungsmaßnahmen die Stromrichtung in der Wicklung /z der Dämpfungsmaschine um, was durch den eingetragenen Strompfeil/ angedeutet wird. Beim Bremsbetrieb ist also die Klemme ρ mit dem Vorschaltwiderstand/? fest verbunden, während die Klemme q an das FeIaF angeschlossen ist. Beim Fahrbetrieb (Abb. 2) wird dagegen die Klemme ρ an das Feld F und die Klemme q an den Widerstand R angeschlossen. Wird jetzt wiederum durch Weiterschalten des Fahrschalters ein bestimmter Teil des Vorwiderstandes R, der zwischen die Fahrleitung K. und den an der Erde liegenden Bahnmotor geschaltet ist, abgeschaltet, so gleicht sich die hierbei entstehende Stromspitze nur über die 11« Wicklungh und den Anker« der Dämpfungsmaschine aus, während die Nebenschlußwicklung/ infolge ihrer Selbstinduktion nicht an dieser Stromänderung teilnimmt. In diesem Falle wird im Gegensatz zur Kurzschlußbremsung das Feld der Dämpfungsmaschine vorübergehend beträchtlich verstärkt. Daher steigt ihre EMK bedeutend an und vermindert, weil sie dem Netzstrom entgegengesetzt gerichtet ist, den durch den Anker der Dämpfungsmaschine fließenden Zweigstrom des Hauptfeldes des Bahnmotors. Aus diesemThe armature α and the winding h form a switching unit, ie they remain in series with one another in the position shown. This switching unit is located between the anchor terminal ρ and the terminal ^ of the field //. So if you want to switch from the braking circuit (Fig. 1) to the driving circuit (Fig. 2) or vice versa, then, as in the normal versions, only the two terminals /? ¹ and q and to place the switching unit between these two terminals, consisting of the armature A and the field //, in another circuit. This not only reverses the direction of current in the armature, but also reverses the direction of current in the winding / z of the damping machine without any special circuit measures, which is indicated by the current arrow /. During braking, the terminal ρ with the series resistor /? firmly connected, while terminal q is connected to the FeIaF . When driving (Fig. 2), however, the terminal ρ is connected to the field F and the terminal q to the resistor R. If a certain part of the series resistor R, which is connected between the contact line K. and the rail motor lying on the ground, is now switched off by further switching the drive switch, the resulting current peak is only equal across the 11 "winding h and the armature" of the damping machine, while the shunt winding / does not participate in this current change due to its self-induction. In this case, in contrast to short-circuit braking, the field of the damping machine is temporarily considerably strengthened. Therefore, their EMF increases significantly and, because it is directed in the opposite direction to the mains current, reduces the branch current of the main field of the railway motor flowing through the armature of the damping machine. For this

Grunde verstärkt sich der in der Feldwicklung/⁷ des Bahnmotors fließende Teilstrom und erhöht damit seine Gegen-EMK, was eine Verminderung des gesamten Motorstromes und damit auch eine Verringerung der Zugkraftspitze zur Folge hat. Auch das Feld/⁷ und der Ankere sowie die Nebenschlußwicklung/ bilden eine Schalteinheit, welche sowohl beim Fahr- als auch beim BremsbetriebBasically, the partial current flowing in the field winding / ^{7 of} the railway motor increases and thus increases its back EMF, which results in a reduction in the total motor current and thus also in a reduction in the peak tractive force. The field / ⁷ and the armature as well as the shunt winding / form a switching unit, which can be used both when driving and when braking

ίο in sich geschlossen bleibt. Der Unterschied gegenüber der aus dem Anker A und der Wicklung/z bestehenden Einheit liegt darin, daß die Elemente/⁷, α und / dauernd parallel, dagegen die Elemente A und Ii dauernd in Reihe liegen.ίο remains closed in itself. The difference compared to the unit consisting of the armature A and the winding / z is that the elements / ⁷ , α and / are permanently parallel, while the elements A and Ii are continuously in series.

Die gleiche Wirkung, wie sie durch die Wicklung h bei den Schaltungen in, Abb. 1 und 2 erzielt wird, läßt sich nach der Erfindung auch durch einen zusätzlichen Motor erreichen, der mit der Dämpfungsmaschine m auf gleicher .Welle sitzt und dessen Anker vom Ankerstrom der Hauptmaschine durchflossen wird. In Abb. 3 und 4 ist angenommen, daß die Erregerwicklunge dieses mit η The same effect, as achieved by the winding h in the circuits in Fig. 1 and 2, can also be achieved according to the invention by an additional motor that sits on the same .Welle with the damping machine m and its armature from the armature current the main engine flows through. In Fig. 3 and 4 it is assumed that the excitation windings this with η

₂g bezeichneten Motors parallel zu den Feldern/ und F geschaltet ist; jedoch ist es auch möglich, ihn mit einer Hauptstromerregung zu versehen. Die Wirkungsweise der Anordnung entspricht vollständig derjenigen in den Abb. 1 ₂ g designated motor is connected in parallel to fields / and F ; however, it is also possible to provide it with main current excitation. The mode of operation of the arrangement corresponds completely to that in Fig. 1

3„ und 2, mit dem Unterschied, daß die EMK der Dämpfungsmaschine m nicht durch Beeinflussung ihrer Erregung vermindert bzw. erhöht wird, sondern durch Steigerung oder Herabsetzung ihrer Drehzahl. Zu diesem Zwecke muß der Motor η so geschaltet sein, daß sein Drehmoment im gleichen oder aber auch im entgegengesetzten Sinne der Drehrichtung der Dämpfungsmaschine m wirkt, je nachdem ob der Bahnmotor im Fahr- oder Bremsbetrieb arbeitet.3 "and 2, with the difference that the EMF of the damping machine m is not reduced or increased by influencing its excitation, but by increasing or decreasing its speed. For this purpose, the motor η must be switched so that its torque acts in the same or in the opposite sense of the direction of rotation of the damping machine m , depending on whether the rail motor is operating in driving or braking mode.

Eine ausführlichere Erläuterung der Wirkungsweise dieses aus den Maschinen in und η bestehenden Umformers erübrigt sich, weil sie vollständig derjenigen der Maschine tn in Abb. ι und 2 sowie ihrer zusätzlichen Wicklung h entspricht. Es sei nur erwähnt, daß auch bei der Anordnung nach Abb. 3 und 4 eine selbsttätige Umpolung der Richtung des Drehmomentes des Motors η beim Übergang vom Bremsen zum Fahren durch die ohnehin erforderliche Vertauschung der Ankerklemmen im Fahrschalter möglich ist.A more detailed explanation of the mode of operation of this converter, which consists of the machines in and η , is unnecessary because it corresponds completely to that of the machine tn in FIGS. 1 and 2 and its additional winding h. It should only be mentioned that also with the arrangement according to Fig. 3 and 4 an automatic polarity reversal of the direction of the torque of the motor η during the transition from braking to driving is possible by swapping the armature terminals in the drive switch, which is necessary anyway.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht nur auf Hauptstrombahnmotoren für Gleichstrom, sondern läßt sich in gleicher Weise auch für Antriebsmotoren jeder anderen Art, beispielsweise auch für Verbundmaschinen, verwenden. Auch eignet sie sich besonders in der Ausführungsform nach Abb. 3 und 4 für Wechselstromkommutatormotoren, deren Zugkraftstöße gedämpft werden sollen.Of course, the invention is not limited to main circuit motors for direct current, but can be used in the same way for drive motors of any other Art, for example also for compound machines. It is also particularly suitable in the embodiment according to FIG. 3 and 4 for alternating current commutator motors whose tensile force surges are to be dampened.

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for controlling main current or compound machines, in particular for electrically operated track vehicles, by switching off resistance levels in the armature circuit using a winding parallel to the main current field switched bypass excited damping machine, characterized in that in series with the armature and the Field of the main machine an electrical organ is connected, which the EMF of the damping machine as a function from the rise in the armature current of the main machine, if the machine works in short-circuit braking mode, or increases steadily if the machine is started as a motor.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the influencing of the EMF of the damping machine with the help of a winding in series with the armature and the field of the main machine takes place, which is accommodated on the field poles of the damping machine and which in the braking operation of the other excitation the damping machine, which is effected in a known manner, for example, by a shunt winding can, counteracts, while it acts in the same sense as when driving the rest of the excitation of the damping machine (Fig. 1 and 2).

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the EMF of the damping machine is increased or decreased by a small electric motor which is coupled to the damping machine and its armature is traversed by the armature current of the main engine (Fig. 3 and 4).

1 sheet of drawings