DE681000C

DE681000C - Regenerative braking circuit for single-phase series motors, especially rail motors

Info

Publication number: DE681000C
Application number: DEM139261D
Authority: DE
Inventors: Pierre Leyvraz
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1937-08-19
Filing date: 1937-09-18
Publication date: 1939-09-13

Description

Nutzbremsschaatung für Einphasenreihenschlußmotören, insbesondere Bahnmotoren Für Fahrzeuge mit Einphasenreihenschlußmotoren sind zahlreiche Nutzbremsschaltungen bekannt. Diese lassen sich ihrem Prinzip nach in drei Gruppen .gliedern: i. Schaltungen mit Nebenschlußkennlinie, 2. Schaltungen mit gleichbleibendem Drehmoment und 3. Schaltungen mit Reihenschlußkennlinie. Die Schaltungen der Gruppe i haben die Eigenschaft, .daß jeder Stufe eine bestimmte Geschwindigkeit zugeordnet ist, so daß das Schalten besondere Geschicklichkeit erfordert oder ;selbsttätig durchgeführt werden muß, was eine verwickelte Schalteinrichtung bedingt. Die Schaltungen der Gruppe 2 besitzen diesen Nachteil nicht, so daß bei jeder Geschwindigkeit auf jede beliebige Stufe e;eschaltet werden kann. Dies wird durch Einfügen einer großen Drosselspule in den Ankerstromkreis erreicht. Die Erregung erfolgt wie bei Schaltungen der Gruppe i im Nebenschluß. Bei den Schaltungen der Gruppe 3 wird der Strom iin Motorfeld durch geeignete Mittel um etwa i 8o' gedreht und der Feldkomplex mit dem Anker in Reihe geschaltet. Der Verlauf der Zugkraftkennlinien ist ähnlich wie im Motorbetrieb, er entspricht steigender Bremskraft mit abnehmender Geschwindigkeit.Regenerative braking circuit for single-phase series motors, in particular Railway motors There are numerous regenerative braking circuits for vehicles with single-phase series motors known. According to their principle, these can be divided into three groups: i. Circuits with shunt characteristic, 2nd switching with constant torque and 3. Circuits with a series connection characteristic. The circuits of group i have the property .that a certain speed is assigned to each stage, so that switching requires special skill or; must be carried out automatically, which requires a complicated switching device. Own the circuits of group 2 does not have this disadvantage, so that at any speed on any level e; can be switched. This is done by inserting a large choke coil into the Armature circuit reached. The excitation takes place as with circuits of group i in shunt. In the circuits of group 3, the current iin the motor field appropriate means rotated about i 8o 'and the field complex in series with the anchor switched. The course of the tractive force characteristics is similar to that in engine operation, it corresponds to increasing braking force with decreasing speed.

Es sind Nutzbremsschaltungen mit Reihenschaltung des Feldes und des Ankers bekannt, bei denen der Feldstrom gegenüber dem Ankerstrom-durch Umschaltung des Feldes gegenüber dem Motorbetrieb gedreht wird, so daß ein Wechselstromreihensehlußgenerator entsteht. Das Feld ist generatorisch geschaltet. Um die kritische Drehzahl, bei welcher die unerwünschte Selbsterregung auftritt, möglichst hoch zu halten, muß mit dem Feld in Reihe ein Widersta#nd° , oder ein Kondensator und zu beiden parallel eine Drosselspule geschaltet werden. Die Impedanz .des Kondensators ist kleiner als diejenige der Feldwicklung und der Strom in der Drosselspule kleiner als der Ankerstrom. Diese Schaltungen können nur mit sehr kleinen Feldströmen arbeiten, und die Bremsleistung hat -.die Größenordnung von 1o% der Motorleistung. Die Kennlinie weist steygendes Drehmoment bei steigender Drehzahl auf.There are regenerative braking circuits with a series connection of the field and the Armature known in which the field current compared to the armature current-by switching of the field is rotated relative to the engine operation, so that an alternating current series short-circuit generator arises. The field is switched as a generator. To determine the critical speed at which the unwanted self-excitation occurs, must be kept as high as possible with the field in series a resistor or a capacitor and a choke coil in parallel to both be switched. The impedance of the capacitor is smaller than that of the Field winding and the current in the choke coil is less than the armature current. These Circuits can only work with very small field currents, and the braking power has the order of magnitude of 1o% of the engine power. The characteristic shows constant Torque with increasing speed.

Es sind auch Reihenschlußschaltungen bekannt, bei ,denen das Feld motorisch geschaltet ist und bei denen Kondensatoren oder andere geeignete Mittel zum Feld parallel geschaltet werden, wodurch der Feldstromvektor gegenüber dem Ankerstromvektor um ungefähr t5o° gedreht wird. Diese Schaltungen arbeiten fast immer kapazitiv und bergen infolgedessen die Gefahr der Wechselstromselbsterregung in sich. Ferner sinkt bei zunehmender Sättigung des Feldes die Bremskraft, woraus sich eine ungünstige Kennlinienschar ergibt, bei denen sich die einzelnen Kennlinien überschneiden, was betrieblich ungünstig ist.There are also series circuits known in which the field is switched by a motor and in which capacitors or other suitable means are connected in parallel to the field, whereby the field current vector compared to the armature current vector is rotated by about t5o °. These circuits almost always work capacitively and consequently carry the risk of alternating current self-excitation. It also sinks with increasing saturation of the field the braking force, resulting in an unfavorable A family of characteristics results in which the individual characteristics overlap, what is operationally unfavorable.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Nutzbremsschaltung mit Reihenschlußwirkung, bei der in Reihe mit der Feldwicklung ein Kondensator geschaltet ist und die Feldwicklung und der Kondensator parallel zu einer im Ankerstromkreis liegenden Drosselspule geschaltet sind. Erfindungsgemäß wird beim Bremsen die Feldwicklung gegenüber -dem Ankerstromkreis im gleichem Schaltsinn belassen, wie beirr Motorbetrieb der gleichen Fahrtrichtung, und die Impedanz des Kondensators ist größer als diejenige der Feldwicklung und der Strom in der Drosselspule größer als der Ankerstrom.The present invention relates to a regenerative braking circuit with a series connection in which a capacitor is connected in series with the field winding and the field winding and capacitor in parallel with one in the armature circuit lying choke coil are connected. According to the invention, the field winding is during braking - leave the armature circuit in the same switching direction as with motor operation the same direction of travel, and the impedance of the capacitor is greater than that the field winding and the current in the choke coil is greater than the armature current.

In Fig. r ist die grundsätzliche Schaltung eines Ausführungsbeispiels des . Erfindungsgedankens schematisch dargestellt. In Reihe mit der Feldwicklung F liegt der Kondensator C. Der Kondensator kann in bekannter Weise über einen Transformator angeschlossen werden, der die am Feld vorhandene Spannung auf einen für den Kondensator günstigen Wert hinauftransformiert. Zum Feld und zum Kondensator liegt die Drosselspule Dt parallel: Die Drosselspule ist mit dem Anker A in Reihe geschaltet.In Fig. R is the basic circuit of an embodiment of . Concept of the invention shown schematically. In series with the field winding F is the capacitor C. The capacitor can in a known manner via a transformer connected, the voltage present at the field to one for the capacitor transformed up to a favorable value. The reactor is connected to the field and the capacitor Dt parallel: the choke coil is connected in series with armature A.

In Fig. z sind die Strom- und Spannungs vektoren aufgezeichnet. Es bedeuten 1F Feldstrom, 1c Kondensatorstrom, 1D Drosselspulenstrom, 1A Ankerstrom, EF Feldspannung, Ec Kondensatorspannung (gegebenenfalls auf die Unterspannungsseite des den Kondensator speisenden Transformators bezogen), ED Dirosselspannung, EMI( elektromotorische Kraft der Maschine. R, und XI die Ohmschen -und induktiven Spannungsabfälle und E,v 1#etaspannung. Wie aus der gegenseitigen Lage der Vektoren des Ankerstromes und der Netzspannung ersichtlich ist, arbeitet die Schaltung induktiv, d. h. sie nimmt Blindleistung auf.In Fig. Z, the current and voltage vectors are recorded. It mean 1F field current, 1c capacitor current, 1D inductor current, 1A armature current, EF field voltage, Ec capacitor voltage (if necessary on the low voltage side of the transformer feeding the capacitor), ED Dirosselvoltage, EMI ( electromotive force of the machine. R, and XI the ohmic and inductive voltage drops and E, v 1 # voltage. As from the mutual position of the armature current vectors and the mains voltage can be seen, the circuit works inductively, i. H. she absorbs reactive power.

Die gezeigte Schaltung weist keinen der Nachteile,der bekannten Schaltungen auf. Sie ist im ganzen Nutzbremsbereich frei von jeder Gleichstrom- oder Wechselstromselbsterregung. Die Schaltung arbeitet auch bei Sättigung einwandfrei, so daß Bremsleistungen in der Größenordnung von 8o bis goo/o der Motorleistung erreicht werden können. Die Bremskennlinien zeigen das Spiegelbild der Fahrkennlinien, wobei mit steigender Spannung :die Bremskraft immer steigt. Die Bremskraft nimmt zeit sinkender Geschwindigkeit bis zum Stillstand stetig zu.The circuit shown has none of the disadvantages of the known circuits on. It is free of any direct current or alternating current self-excitation in the entire regenerative braking range. The circuit works perfectly even with saturation, so that braking performance in of the order of 8o to goo / o of the engine power can be achieved. the Brake characteristics show the mirror image of the driving characteristics, with increasing Tension: the braking force always increases. The braking force decreases with decreasing speed steadily to a standstill.

Claims

PATCNTANSY1tÜCHE: Regenerative braking circuit with series connection effect for single-phase series motors, in particular rail motors, where a capacitor is in series with the field winding is connected and the field winding and the capacitor parallel to one in the armature circuit lying inductor are connected, characterized in that the field winding is connected to the armature circuit in the same way as. during engine operation, the The impedance of the capacitor is greater than that of the field winding and the current in the. Dzosselspule is greater than the armature current.