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Bremsanordnung für Reihenschlußmotoren, insbesondere Bahnmotoren.
Es ist bereits bekannt, Motoren, insbesondere Ba'hInmotoren, in einer Nutzbremsschaltung
zu betreiben, bei der die während der Bremsung gewonnene Energie an das Netz zurückgeliefert
wird. Diese Schaltungen sind jedoch nur,dann wirksam, wenn eine Energierücklieferung:
an das Netz möglich ist. Praktisch ergibt sich nun, daß stets mit . der Möglichkeit
gerechnet werden muß, daß das Netz vorübergehend, z. B. infolge Anspnechens der
Schutzschaltung, von der die Energieaufnahme ermöglichenden Stromquelle abgeschaltet
ist oder daß das Netz ,an Gleichrichter angeschlossen, ist, welche eine Stromaufnahme
nicht gestatten. Es muß daher -in der Regel. bei Motorenanlagen, insbesondere bei
elektrischen Bahnen, mit einer Stromrückgewinnungsschaltung bzw. einer Nutzbremsung
Vorsorge getroffen werden, daß ,auch dann, wenn eine Stromrückgewürnung nicht möglich
ist, eine Bremsmöglichkeit besteht.
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Beispielsweise sind Nutzbremsschaltungen von Verbundmotoren bekanntgeworden,
bei denen außer der Nutzbremsung mit Speisung der Nebenschlußfeldwicklungen aus
dem Netz eine selbsterregte Isurzschlußbremsschaltung der üblichen Art angewendet
wird, um beim Versagen der Nutzbremsung noE'h eine wirksame Bremsung zu ermöglichen.
Ein @erlieblicher Nachteil dieser bekannten Bremsanordnungen besteht darin, daß
neben den Nutzbremsstufen am Fahrschalter besondere Iiurzschlußbremsstufen vorgesehen
werden müssen, welche dazu dienen, die beim Übergang von der einen Bremsart auf
die andere Bremsart erforderlichen Schaltungsänderungen vorzunehmen. Abgesehen hiervon
weisen diese bekannten Schaltungen auch den Nachteil auf, daß beim Übergang von
der :einen Bremsart auf die andere Bremsart Unterbrechungen der Bremsung und starke
Schwankungen der Bremskraft sowie Bremsstöße unvermeidlich sind, weil die Bremscharakteristik
bei Kurzschlußbremsung stark von der Nutzbremscharakteristik abweicht.
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Weiter sind Bremsanordnungen von Reihenschlußmotoren bekanntgeworden,
bei denen die Feldwicklungen mit einer Erregermaschine in Reihe geschaltet und durch
einen Parallelwiderstand überbrückt sind. Bei der Nutzbremsung werden die Motoren
hierbei in der üblichen Weise mit dem Netz verbunden. In dem. Nutzbremsstromkreis
liegen regelbare Vorschaltwiderstände, die ebenso wie Regelwiderstände im Feldstromkreis
der Erregermaschine verändert werden. Der Fahrschalter erhält daher eine sehr verwickelte
Ausbildung.
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Zur Sicherung gegen das Auftreten übermäßiger Spannungen an den Motoren
und im Netz wird bei .dieser Schaltung bei zu hoher Spannung durch überspannungsrel.ais
zusätzlieh
stufenweise :ein Belastungswiderstand zu den am Netz
liegenden Motoren paralle.l.geschaltet. Es ist vorgesehen, daß eine Signalvorrichtung
dem Fahrer die Einschaltung des Belastungswiderstandes .anzeigt, damit dieser die
weiteren :erforderlichen Maßnahmen treffen kann. Weiter ist bekannt, eine Schaltung
dieser Art unter Verzicht auf eine selbsttätige Regelung derart auszubilden, daß
an dem Fahrschalter neben den Nutzbreinsstufen zusätzliche _Bremsstufen vorhanden
sind, durch welche willkürlich während des Bestehens der Nutzbremsschaltung ein
Belastungswiderstand zu den Motoren parallel geschaltet werden kann, so daß eine
kombinierte Nutz- und Widerstandsbremsung entsteht.
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Schließlich ist bei der bekannten Anordnung noch vorgesehen, daß anschließend
an die Fahrschalterstellungen für kombinierte Bremsung wenigstens eine weitere Schalterstellung
hinzugefügt ist, bei der die Nutzbr emsung unterbrochen und nur eine Kurzschlußbremsung
mit Selbsterregung oder Fremderregung durch die Erregermaschine vorhanden ist. Diese
letzte Schaltstellung dient vornehmlich zum Anhalten des Zuges. Bei dieser Steueranordnung
ergibt sich eine noch verwickeltere Ausbildung des Fahrschalters.
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Bleibt bei dieser bekannten Schalturig die Netzspannung .aus oder
kann das Netz z. L. infolge Speisung durch Gleichrichter den Nutzbremsstrom nicht
aufnehmen, so muß der Fahrschalter unter Überschaltung der Nutzbremsstel.lungeni
und der Fahrschalterstellungen für kombinierte Bremsung in die Kurzschlußbremsstellungen
bewegt werden. Da nämlich der Bremswiderstand auf den hährschalterstellungen für
kombinierte Brennsurn- unter Berücksichtigung der gleichzeitig vorhandenen Nutzbremsung
bemessen ist, ergibt sich die Unmöglichkeit, auf diesen Stellungeni bei Ausfall
der Nutzbremsung eine gleiches ertige Widerstandsbremsung zu erreichen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine wescintlich vorteilhaftere Bremsanordnung
für Reihenschlußmotoren, insbesondere Bahnmotoren. bei der die Motoren in Nutzbremsschaltung
entweder zur Stromrückgewinnung an das Netz oder 'in fremderregter Widerstandsbremsschaltung
an einen Bremswiderstand angeschlossen sind und bei beiden Bremsschaltungen der
Anker- und fremdgespeiste Erregerstromkreis in der sog. Stnmm:#tischaltung über
einen Verbundwiderstand -ekoppelt sind. Die Erfindung besteht darin, daß ininerhalb
des gesamten Nutzbremsb;-reiches die Motoren unmittelbar, d. lt. ohne besondere,
eine Anpassung der Tremskr.äft:e während der Unischaltung herbeiführende Regelvorgänge
von dein Netzanschiuß auf den Bremswiderstand umschaltbar sind, wobei der Wert des
Bremswiderstandes so bemessen ist, daß die -Bremskennlinie bei Widerstandsbremsung
der Bremskennlinic bei Stromrückgewinnung weitgehend ängepaßt ist.
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Vorteilhafterweise kann die Schaltung derart getroffen werden, daß,
der Überganz; von Stromrürkgewinnungsbremsurig auf Kurzschlut.')bremsung selbsttätig
erfolgt.
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Im folgenden sei die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In Fig. t ist, die Schaltung der Motoren
bei Nutzbremsung dargestellt. ntl und in. bedeuten die Motoren, hl und lt, die Erregerwicklungen
und e die fremde Err#,gerstromquelle; die mit der fremden Stromquellee in Reihe
geschalteten Erregerwicklungen lt, und lt:, sind durch den gegebenenfalls regelbaren
Widerstand 1a, überbrückt. Ist wegen zu geringer Motorenspannung oder Ausfall der
Netzspannung oder aus einem anderen Grunde :eine Nutzbremsung nicht möglich, so
wird die Widerstandsbremsschaltung gemäß Fig. 2 hergestellt. Durch den Schalters,
sind dabei die Motoren vom Netz/ abgetrennt. Sie sind nunmehr über einen Schalters.,
sowie den Bremswiderstandb kurzgeschlossen. Aus dem Vergleich der beiden Schaltbilder
ergibt sich, daß der Übergang von der Nutzbremsschaltung auf die Kurzschlußbremsung
außerordentlich einfach bewerkstelligt werden kann, indem einfach der Schalters,
geöffnet und der Schalters., geschlossen wird.
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In Fig. 3 sind die Bremscharakteristiken für die verschiedenen Schaltungen,
d. h. die Drehzahlen in Abhängigkeit vom Drehmoment aufgetragen. Mit Kurve I ist.
die Bremscharakteristik der Motoren bei Nutzbremsschaltung bezeichnet: ein Bremsmoment
wird bei dieser Schaltung nur bis zu einer gewissen Drehzahl überhaupt erzielt.
Daher ist es unmöglich, in dieser Schaltung di.@ Motoren zum Stillstand zu bringen.
Mit 1I ist die Bremscharakteristik bezeichnet, die sich dann ergibt, wenn die Motoren
vom Netz abgetrennt und über den Widerstand b, wie in Fig.2 dargestellt ist. kurzgescliloss"ni
«-erden. Die Kurve 1I verläuft innerhalb eines sehr grolaen Drehzahlbereiches unmittelbar
in der Nähe der Kurve I, die für die Nutzbremsschaltung gilt. Aus diesem Grunde
ist es innerhalb des gesamten Drehzahlbereiches ohne weiteres möglich, von der Nutzbrennsschaltung
auf die Widerstandsbremsschaltutig umzuschalten. Dabei können keine grü@ieren Bremsnnonnentsprünge
auftreten. Dic Kurve 1I besitzt nur in dem unteren Drehzahlbereich ein von der Kurve
I erheblich abweichendes
Verhalten. Sie läuft nämlich angenähert
dem Nullpunkt zu. Man kann also bei dieser Schaltung die Geschwindigkeit des abgebremsten
Fahrzeuges bis auf einen sehr kleinen Wert herabmindern.
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Durch Verändering des Widerstandes 1?, über den die Motoren bei der
Kurzschlußbremsschalttuig kurzgeschlossen sind, kann die Form der Kurvg II verändert
werden. Die Regelung des Widerstandes b hat zur Folge, daß die maximale Bremskraft
in einen anderen Drehzahlbereich verschoben wird. Beispielsweise gilt die Kurve
II' für den Fall, daß ein .erheblich kleinerer Widerstand angewendet ist. In diesem
Fall kann bei niedrigerer Drehzahl noch ein kräftigeres Bremsmoment erzielt werden.
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Die Erfindung macht es möglich, eine äußerst vorteilhafte und betriebssichere
Ausbildung von Fahrzeugen mit elektrischer Abbremsung zu erzielen. In einem großen
Geschwindigkeitsbereich ist sowohl. :eine Nutzbremsung wie eine gleichwertige Widerstandsbremsung
möglich. Wegen des übereinstimmenden Verlaufes der Bremskennlinien ist dabei stets
ein stoßfreier Übergang von der einen auf die andere Bremsart ohne Zwischenregelvorgänge
oder Maßnahmen zur Anpassung der Bremskräfte möglich. Dabei können Bremsregelstufen,
die nacheinander während eines Bremsvorganges durchgeregel.t werden, völlig entfallen.
Nur wenn das Fahrzeug durch elektrische Abbremsung allein zum Stillstand gebracht
werden soll, sind wenige Widerstandsbremsregelstufen unter Umständen erforderlich.
In anderen .Fällen kann auf eine Regelung des Bremswiderstandes völlig verzichtet
werden, wobei durch Änderung der Erregung mittels des Widerstandes tv eine Bremskrafteinstellung,
wie bereits oben angedeutet war, erreicht werden kann.
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Ein besonderer Vorteil -der erfindungsgemäßen Schaltung besteht noch*darin,
daß der Fahrschalter eine außerordentlich einfach Ausbildung erhalten kann. Eine
besonders einfache Ausbildung der Steuereinrichtung bzw., des Fährschalters ergibt
sich, wenn die Umschaltung von der einen Bremsart auf die andere selbsttätig :erfolgt,
was mit Hilfe von Strom- und Spannungsrelais ohne weiteres zu erreichen ist.
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Ein anderer wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht
auch darin, daß eine Umschaltung der Anker oder Felder für die Widerstandsbremsschaltung
nicht erforderlich "ist. Beim Fahrbetrieb, Nutzbremsbetrieb und Widerstandsbremsbetrieb
bleibt vielmehr die Schaltung der Feldwicklungen im Verhältnis zu den Ankern, abgesehen
von dem Anschluß der Erregerstromquelle, bei den Betriebsarten unverändert.
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Als Erregerstromquelle kann zweckmäßigerweise eine Batterie angewendet
werden, wodurch bei der Widerstandsbremsung die Erregung der Motoren bis zum Stillstand
aufrechterhalten werden kann. Auf diese Weise kann ein sicherer Schutz gegen das
unbeabsichtigte Abrollen des Fahrzeuges in beiden Bewegungsrichtungen erreicht werden.
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Der Erfindungsgedanke kann auch bei Wechselstromfahrzeugen Anwendung
finden.