DE678594C

DE678594C - Resistance brake circuit for several motors or motor groups of electrically operated vehicles

Info

Publication number: DE678594C
Application number: DES124059D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Mueller
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1936-09-04
Filing date: 1936-09-04
Publication date: 1939-07-18

Description

Widerstandsbremsschaltung für mehrere Motoren oder Motorgruppen elektrisch betriebener Fahrzeuge Es ist bekannt, elektrisch angetriebene Fahrzeuge bei der Bremsung in der Weise zu betreiben, daß die generatorisch auf ein Netz oder Widerstände arbeitenden Motoren von .einem der Motoren aus erregt werden, der in diesem Falle als Erregermaschine für die übrigen Motoren arbeitet. Dieser als Erregermaschine arbeitende Motor wird dabei im ,allgemeinen von einem kleinen Stromsammler aus erregt. Wenn auch bei dieser Schaltung die Fremderregung der Motoren sichergestellt ist, ohne daß die für die Fremderregung benötigten Mittel einen größeren Umfang ,annehmen oder ein größeres Gewicht haben, so ist doch .diese bekannte Schaltung insofern wenig günstig, als sieh der auftretende Bremsstrom und damit das Bremsmoment in Abhängigkeit von dem Quadrat der Geschwindigkeit ändert. Infolgedessen muß die Fremderregung des als Erregermaschine arbeitenden Motors weitgehend geregelt werden, um einen günstigen Bremsverlauf zu erzielen.Resistor braking circuit for several motors or motor groups electrically Powered Vehicles It is known to use electrically powered vehicles in the Braking to operate in such a way that the regenerative on a network or resistors working motors are excited by one of the motors, which in this case works as an exciter for the other motors. This one as an exciter working motor is generally excited by a small current collector. If the external excitation of the motors is also ensured with this circuit, without the means required for external excitation assuming a greater scope or have a greater weight, this known circuit is so far less favorable than seeing the braking current and thus the braking torque in Depending on the square of the speed changes. As a result, the foreign excitation must of the motor working as an exciter machine are largely regulated to a to achieve a favorable braking process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltung in der Weise zu verbessern, daß innerhalb eines großen Geschwindigkeitsbereiches eine Selbstregelung der Erregung und damit des Bremsstromes auftritt. Gemäß der Erfindung wird eine Bremsschaltung, bei der einer der Motoren als Erregermaschine für die übrigen Motoren verwendet wird, in der Weise ausgebildet, daß auf den jeweils wenigstens einem der zur Bremsung verwendeten Motoren zugeordneten Bremswiderstand zwei einander entgegengeriehtete Spannungen einwirken, durch deren gegenseitigen Einfluß die Erregung des als Erregermaschine verwendeten Motors selbsttätig derart geregelt wird, daß der Bremsstrom bzw. die Bremskraft aller bremsenden Motoren zunächst annähernd verhältnisgleich mit der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit ansteigt, nach Erreichen einer bestimmten Drehzahl aber praktisch gleichbleibt. Wesentlich ist demnach für die Erfindung, daß bereits der Erregerstromkreis des als Erregermaschine verwendeten Motors unmittelbar in Abhängigkeit von den Bremsströmen beeinflußt wird.The invention is based on the object of the circuit in the manner to improve that a self-regulation within a large speed range the excitation and thus the braking current occurs. According to the invention, a Brake circuit in which one of the motors acts as an exciter for the other motors is used, designed in such a way that on each of at least one of the For braking motors used associated braking resistor two opposing each other Tensions act, through their mutual influence the excitation of the as excitation machine Motor used is automatically controlled in such a way that the braking current or the Braking force of all braking motors initially approximately in proportion to the Speed or speed increases after reaching a certain speed but remains practically the same. It is therefore essential for the invention that already the excitation circuit of the motor used as the excitation machine directly in Depending on the braking currents is influenced.

Bei Schaltungen mit durch einen Stromsammler fremderregten Motoren ist es an sich bereits bekannt, die Erregung der abzubremsenden Motoren von dem Bremsstrom abhängig zu machen. Man erreicht dies bei diesen bekannten Schaltungen mit Hilfe eines sogenannten Stabilisierungswiderstandes, der zu den Feldwicklungen und dem mit diesen in Reihe geschalteten Stromsammler parallel geschaltet ist. Diese bekannte Schaltung ist indessen für Lokomotiven und größere Fahrzeuge kaum brauchbar, weil der Stromsammler viel zu schwer wird. Abgesehen hiervon unterscheidet sich aber die Anordnung nach der Erfindung von dieser bekannten Einrichtung insofern, als die Regelverhältnisse mit Rücksicht auf die Drehzahlabhängigkeit der Spannung des als Erregermaschine verwendeten Motors vollkommen andere sind ,als bei einer Schaltung mit unmittelbarer Stromsammlererregung.For circuits with motors externally excited by a current collector it is already known per se, the excitation of the motors to be braked by the Make braking current dependent. This is achieved with these known circuits with the help of a so-called stabilization resistor attached to the field windings and the current collector connected in series with them is connected in parallel. These known circuit is, however, hardly usable for locomotives and larger vehicles, because the current collector is way too heavy. Apart from this, it differs but the arrangement according to the invention of this known device insofar as than the control ratios with regard to the speed dependency of the voltage of the motor used as the exciter are completely different from those of a Circuit with direct current collector excitation.

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In Fig. i sind beispielsweise zwei aus 3e zwei Motoren bestehende Motorgruppen dargestellt, deren Anker mit 1, 2, 3, 4 bezeichnet sind, die im Fahrbetrieb in Parallelschaltung arbeiten. Die den bremsenden Motoren 2, 3, 4 zugeordneten Erregerfelder 6, 7, 8 sind infolge der im Bremsbetrieb geschlossenen Schalter 9, io in Reihe geschaltet und werden von dem zur Erregung dienenden Anker i mit Strom versorgt. Das Feld 5 des als Erregermaschine dienenden Motors hingegen wird fremderregt durch den Stromsammler 13, dessen volle Spannung aber nicht zur Speisung des Feldes 5 des als Erregermaschine dienenden Motors benutzt wird, sondern der Stromsammler ist erst über einen Teil a des Bremswiderstandes 12, .die Leitung 15, die geschlossenen Schalter 16 und io mit dem Feld 5 verbunden.The invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment will. In Fig. I, for example, two motor groups consisting of 3e are two motors shown, whose anchors are denoted by 1, 2, 3, 4, which are connected in parallel when driving work. The exciter fields 6, 7, 8 assigned to the braking motors 2, 3, 4 are connected in series due to the switch 9, io being closed during braking and are supplied with current from armature i, which is used for excitation. The field 5 on the other hand, the motor serving as the excitation machine is externally excited by the current collector 13, but its full voltage does not supply field 5 as the exciter serving motor is used, but the current collector is only part of it a of the braking resistor 12,. The line 15, the closed switch 16 and io connected to field 5.

Statt der im Ausführungsbeispiel vorgesehenen zwei Motorgruppen könnten ,auch weitere Motorgruppen, beispielsweise drei oder vier, vorgesehen sein, deren Felder, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, sämtlich in Reihe geschaltet sind und gegebenenfalls von einem oder mehreren der Motoren erregt werden.Instead of the two motor groups provided in the exemplary embodiment, could , also other motor groups, for example three or four, be provided, their Fields, as shown in the exemplary embodiment, are all connected in series and optionally energized by one or more of the motors.

Der Ohmsche Widerstand der Feldwicklung 5 des als Erregermaschine dienenden Motors ist meist klein, und es wird daher nur ein kleiner Teil der Spannung des Stromsammlers für die Erregung dieses Feldes beansprucht. Würde das Feld 5 mit einem gleichbleibenden Erregerstrom gespeist, dann würde am Anker i des als Erregermaschine dienenden Motors eine der Geschwindigkeit verhältnisgleiche Spannung erzeugt, die die Felder der bremsenden Motoren 2, 3, 4 mit einem verhältnisgleichen Feldstrom versorgt. In den Ankern 2, 3, 4 der bremsenden Motoren würde demnach eine Spannung erzeugt, die dem Quadrat der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl verhältnisgleich ist, und auch der die Bremswiderstände i i, 12 durchfließende Bremsstrom würde in gleichem Maß ansteigen. Bei hoher Geschwindigkeit bestände somit die Gefahr, daß die Bremswiderstände überlastet werden. Um dies zu vermeiden, wird nach der Erfindung der zur Fremderregung des als Erregermaschine dienenden Motors vorgesehene Stromsammler 13 nicht, wie bereits erwähnt, unmittelbar an das Feld 5 des als Erregermaschine dienenden Motors angeschlossen, sondern über einen Teil a des Bremswiderstandes 12 geführt. Die Stromrichtung ist hierbei so, daß die dort auftretende Bremsspannung des bremsenden Motors der Spannung des Stromsammlers entgegenwirkt. Durch diese gleichzeitige und entgegengesetzte Einwirkung der Bremsspannung wird die Spannung des Stromsammlers gedrückt, und für .die Erregung des Feldes 5 bleibt nur ein Teil derselben übrig, der aber praktisch ausreichend ist.The ohmic resistance of the field winding 5 of the motor serving as the exciter is usually small, and therefore only a small part of the voltage of the current collector is used to excite this field. If the field 5 were fed with a constant excitation current, then a voltage proportional to the speed would be generated at the armature i of the motor serving as the exciter, which supplies the fields of the braking motors 2, 3, 4 with a proportional field current. Accordingly, a voltage would be generated in the armatures 2, 3, 4 of the braking motors which is proportional to the square of the speed or rotational speed, and the braking current flowing through the braking resistors ii, 12 would also increase to the same extent. At high speed there is therefore the risk that the braking resistors will be overloaded. In order to avoid this, according to the invention, the current collector 13 provided for the external excitation of the motor serving as the exciter machine is not, as already mentioned, connected directly to the field 5 of the motor serving as the exciter machine, but rather is routed via part a of the braking resistor 12. The direction of the current is such that the braking voltage of the braking motor that occurs there counteracts the voltage of the current collector. By this simultaneous and opposite action of the braking voltage, the voltage of the current collector is pressed, and for .die excitation of the field 5 remains only a part of the same, but this is practically sufficient.

Angenommen, im Bremswiderstand 12 steigt der Bremsstrom an, dann nimmt auch die Teilspannung an der Anzapfung zu, die Stromsammlerspannung sinkt ab und damit auch der Erregerstrom für das Feld 5. Infolge der absinkenden Erregung des Motors 1, 5 sinken die Erregungen aller bremsenden Motoren und damit alle Spannungen und Ströme in den Bremsstromkreisen. Es tritt also bei der Anordnung nach der Erfindung eine selbsttätige und gegenseitige Regelung ein, deren Folge die ist, daß der Bremsstrom nicht etwa verhältnisgleich mit der wachsenden Drehzahl ansteigt, sondern im Gegenteil besonders bei höheren Drehzahlen annähernd gleichbleibt.Assuming that the braking current increases in braking resistor 12, then it increases the partial voltage at the tap also increases, the current collector voltage drops and thus also the excitation current for field 5. As a result of the falling excitation of the Motors 1, 5 drop the excitations of all braking motors and thus all voltages and currents in the braking circuits. It thus occurs with the arrangement according to the invention an automatic and mutual regulation, the consequence of which is that the braking current does not increase in proportion to the increasing speed, but on the contrary remains almost the same, especially at higher speeds.

Die in Abhängigkeit von der Drehzahl V aufgetragenen Kennlinien gemäß Fig.2 zeigen die Folgen der gegenseitigen Beeinflussung von Feld- und Sammlerstrom und deren Auswirkung auf die Bremskraft bzw. auf den Bremsstrom. Der Verlauf der Kennlinien zeigt, daß der Sammlerstrom i im Stillstand zunächst groß ist, mit steigender Drehzahl aber rasch kleine Werte annimmt. Der Feldstrom J für die Erregung der bremsenden Motoren 2, 3, 4 ist im Stillstand Null, steigt alsdann sehr schnell hoch, um alsbald abzufallen, so daß die Feldstromkennlinie mit zunehmender Geschwindigkeit allmählich annähernd die Kennlinienform einer Hyperbel aufweist. Der eigentliche Bremsstrom JB steigt vom Wert Null ausgehend rasch an und nimmt, wie der Verlauf der Kennlinie zeigt, von einer gewissen Geschwindigkeitetwaeinen annähernd gleichbleibenden Wert an. Das Bremsmoment BY, das, ungesättigtes Eisen vorausgesetzt, ungefähr verhältnisgleich dem Produkt aus Feldstrom J und Bremsstroh JB ist, steigt daher zunächst bis zu einem Höchstwert an, um alsdann bei höherer Drehzahl allmählich wieder abzunehmen. Der Verlauf dieser Bremsmomentenkennlinie ist praktisch sehr erwünscht, denn man braucht hohe Bremskraft, um stärkere Gefälle mit geringer Geschwindigkeit herunterfahren zu können, dagegen kleine Bremskraft für schwache Gefälle und höhere Geschwindigkeit.The characteristics plotted as a function of the speed V according to 2 show the consequences of the mutual influence of field and collector currents and their effect on the braking force or the braking current. The course of the Characteristic curves show that the collector current i is initially large at standstill, with increasing Speed quickly assumes small values. The field current J for the excitation of the braking Motors 2, 3, 4 is zero at standstill, then increases very quickly, by immediately fall so that the field current characteristic gradually increases with increasing speed has approximately the shape of a characteristic curve of a hyperbola. The actual braking current JB rises rapidly starting from the value zero and takes like the course of the characteristic shows an approximately constant value from a certain speed at. The braking torque BY, which, assuming unsaturated iron, is approximately the same is the product of field current J and brake straw JB, therefore initially increases up to a maximum value to then gradually decrease again at higher speed. The course of this braking torque characteristic is practically very desirable, because you needs high braking force to get steeper gradients with less speed to be able to go down, on the other hand small braking force for gentle slopes and higher ones Speed.

Um den günstigen Verlauf der Bremsmomentenkennlinie nicht durch zusätzliche Widerstände ungünstig zu beeinflussen, ist es von Wichtigkeit, daß die Widerstände der Anordnung, beispielsweise im Sammlerstromkreis sowie der Leitungen, Schalter o. dgl., möglichst gering gehalten werden.In order to ensure the favorable course of the braking torque characteristic curve, not through additional To influence resistances unfavorably, it is important that the resistances the arrangement, for example in the collector circuit as well as the lines, switches o. The like., are kept as low as possible.

Von Bedeutung ist weiter der Umstand, daß bei der Anordnung nach ,der Erfindung einer Selbsterregung durch Kurzschlußströme unter den Bürsten der Motoren vorgebeugt wird. Eine solche könnte unter Umständen bei dem als Erregermaschine dienenden Motor i eintreten, da dieser schwach gesättigt ist. Es erscheint daher ratsam, die Wendepole für die Gleichstrombremsung durch einen parallel geschalteten Widerstand zu schwächen, so daß Unterkommutierung eintritt, und die restlichen Kurzschlußströme unter den Bürsten jede etwa vorhandene Neigung zur Selbsterregung unterdrücken. Der erwähnte Ohmsche Widerstand könnte bei Wechselstrommotoxen zweckmäßig durch einen induktiven ,ersetzt werden. Bei Betrieb mit Wechselstrom drosselt dieser Widerstand dann so stark, d,aß praktisch kein nennenswerter Strom auftritt, während bei Betrieb mit Gleichstrom hingegen der induktive Anteil unwirksam ist und nur der Ohmsche Widerstand ausschlaggebenden Einfluß ausübt. In diesem Falle kann auf einen besonderen Schalter verzichtet werden, und der Widerstand kann dauernd fest mit dem Wendepol verbunden sein.Also of importance is the fact that in the arrangement according to, the Invention of self-excitation through short-circuit currents under the brushes of the motors is prevented. Such could possibly be used as an exciter Serving engine i enter, since this is weakly saturated. It therefore appears advisable to switch the reversing poles for DC braking by a parallel connected To weaken resistance, so that undercommutation occurs, and the remaining short-circuit currents suppress any tendency to self-excitement under the brushes. The mentioned ohmic resistance could expediently through in the case of ac toxins an inductive one. When operating with alternating current, this resistance throttles then so strong that practically no significant current occurs while in operation with direct current, however, the inductive component is ineffective and only the ohmic component Resistance exerts a decisive influence. In this case, a special one can be used Switches are dispensed with, and the resistor can be permanently fixed to the reversing pole be connected.

Um einer ungewollten Selbsterregung durch Kurzschlußströme vorzubeugen, könnte man auch, statt die Wendepole zu schwächen, vom Anker des erregenden Motors einen Teilstrom abzweigen und in umgekehrter Richtung durch die zugehörige Feldwicklung schicken. In der Schaltanordnung gemäß Fig. i ist ein Widerstand 14 dargestellt, der parallel zum Stromkreis von Feld 5 und Anker i angeordnet ist. Die Kurzschlußströme unter den Bürsten sind dem Ankerstrom annähernd verhältnisgleich; ,andererseits fließt auch durch den Widerstand 14 ein der Ankerspannung und damit dem Feldstrom der Motoren 2, 3, 4 verhältnisgleicher Teilstrom, der jede .etwaige überkommutierung ausgleicht oder je nach der Einstellung sogar die entgegengesetzte Wirkung hervorruft.To prevent unwanted self-excitation from short-circuit currents, one could also, instead of weakening the reversing poles, use the armature of the exciting motor branch off a partial current and in the opposite direction through the associated field winding send. A resistor 14 is shown in the switching arrangement according to FIG. which is arranged in parallel to the circuit of field 5 and armature i. The short circuit currents under the brushes are approximately the same as the armature current; ,on the other hand The armature voltage and thus the field current also flows through the resistor 14 of the motors 2, 3, 4 proportionate partial current, which any .etwaige over-commutation compensates or, depending on the setting, even produces the opposite effect.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Resistor braking circuit for several motors or motor groups of electrically powered vehicles with at least one motor serves to excite the rest of the braking motors, characterized in that on assigned to at least one of the motors used for braking Braking resistor (i2) two oppositely directed voltages act, through their mutual influence the excitation of the used as excitation machine Motor (i) is automatically controlled in such a way that the braking current or the braking force of all braking motors initially, approximately in proportion to the speed or Speed increases, but practical after reaching a certain speed remains the same. z. Brake circuit according to claim i, characterized in that on one or a part of the braking resistors (12) the voltage of at least one of the each braking motor (2, 3, 4) and the one used to excite the exciter Current collector voltage acts on the motor used. 3. Brake circuit after Claim i and 2, characterized in that the excitation current collector (13.) available voltage appropriately distributed in such a way to the excitation circuit becomes that the main voltage drop .am the associated braking resistor - (12) and only a relatively small voltage at the field (5) of the exciter machine Motor (i) arises. 4. Brake circuit according to claim i to 3, characterized in that that the field strength of the reversing poles of the motor serving as the exciter (i) through ohmic or inductive resistances or the like connected in parallel is weakened in such a way that that undercommutation occurs. 5. Brake circuit according to claim i to 4, characterized characterized in that parallel to the field (5) and armature (i) arranged in series of the .As exciter motor serving a resistor (14) for suppressing a any self-excitation of the motor (i) is provided.