Anordnung zur Nutzbremsung elektrischer Wechselstromfahrzeuge Es sind
Nutzbremsschaltungen für Wechselstromfahrzeuge bekannt, bei welchen zur Erzielung
einer günstigen Phasenlage zwischen Nutzbremsstrom und Nutzspannung Kondensatoren
in Reihe mit den Feldern der Fahrmotoren geschaltet sind. Solche Schaltungen arbeiten
in der Nähe der Resonanz zwischen Feld und Kondensator, und es ist daher klar, daß
die für die Erzeugung des Feldstromes notwendige Spannung außerordentlich klein
ist, -denn sie hat nur den durch die Verluste hervorgerufenen Spannungsabfall zu
überwinden. Da nun der Fahrzeugtransformator keine solch niedrigen Spannungsstufen
besitzt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Feldkreis durch einen besonderen
Erregertransformator zu speisen. Dieser ist hochspannungsseitig an eine Anzapfung
des Haupttransformators angeschlossen und hat auf der Unterspannungsseite einige
Anzapfungen, damit man bei Inbetriebnahme des Fahrzeuges eine gewisse Freiheit in
-der Wahl der dem Feldkreis aufgedrückten Spannung hat.Arrangement for regenerative braking of electric alternating current vehicles There are
Regenerative braking circuits for AC vehicles known in which to achieve
a favorable phase position between regenerative braking current and useful voltage capacitors
are connected in series with the fields of the traction motors. Such circuits work
close to the resonance between field and capacitor, and it is therefore clear that
the voltage required to generate the field current is extremely small
is because it only has the voltage drop caused by the losses
overcome. Since now the vehicle transformer does not have such low voltage levels
possesses, it has proven to be advantageous to structure the field circle with a special
To feed the excitation transformer. This is on the high voltage side to a tap
of the main transformer and has some on the low voltage side
Taps, so that you have a certain freedom in starting up the vehicle
-the choice of voltage applied to the field circuit.
Eine solche Schaltung hat Nebenschlußcharakter, d. h. es ergeben sich
starke Strom-und Drehmomentänderungen bei nur geringer Änderung der Geschwindigkeit.
Soll die Bremsung jedoch elastisch sein, so ist eine Kompoundierung notwendig, bei
der mit wachsendem Ankerstrom das Feld geschwächt wird. Diese Wirkung erreicht man
durch einen sowohl im Anker- als auch im Feldkreis liegenden Verbundwiderstand.
Nimmt der Ankerstrom zu, so vergrößert er den Spannungsabfall im Feldkreis und bewirkt
ein Sinken des Erregerstromes. Will man einen bestimmten Kompoundierungsgrad erzielen,
so ist bei bekanntem Feldwiderstand die Größe des Verbundwiderstandes und damit
die in Verlustleistung umgesetzte Bremsenergie festgelegt.Such a circuit is bypassed, i. E. H. it surrender
strong current and torque changes with only a small change in speed.
However, if the braking is to be elastic, compounding is necessary
which the field is weakened with increasing armature current. This effect is achieved
due to a composite resistance in both the armature and the field circuit.
If the armature current increases, it increases the voltage drop in the field circuit and causes it
a decrease in the excitation current. If you want to achieve a certain degree of compounding,
so, if the field resistance is known, is the magnitude of the composite resistance and thus
the braking energy converted into power loss is specified.
Der Feldwiderstand ist nun aber nicht gleichbleibend, sondern stark
abhängig von
der Drehzahl und dem Ankerstrom, infolge der Kurzschlußströme,
welche in den durch die Bürsten kurzgeschlossenen Windungen des Ankers unter Einfluß
des Erregerfeldes auftreten. Im Leerlauf ist der Feldwiderstand bei aufliegenden
Bürsten ein Vielfaches desjenigen Wertes, welcher sich bei abgehobenen Bürsten ergibt.
Bei Belastung werden nun diese Kurzschluflströnie dadurch ganz oder teilweise unterdrückt,
daß unter dein Einfluß des Wendefeldes in den kurzgeschlossenen Windungen durch
die Umdrehung des Ankers eine EMIL induziert wird, «-elche der transformatorisch
induzierten EMK eiltgegengerichtet ist. Die Größe dieser E.NIK der Drehung ist abhängig
von der Geschwindigkeit des Ankers und von der Größe des Ankerstromes. 'Man erreicht
diese Wirkung in bekannter Weise im hreinsbetrieb dadurch. daß man in Reihe mit
den Wendepolen einen Ohnischen Widerstand und parallel zu dieser Reihenschaltung
eine Drosselspule schaltet, Dadurch erhält der Wendepolstrom eine Voreilung gegenüber
dem Ankerstrom, und das Wendefeld hat zwei zeitlich um qo' verschobene Komponenten,
von denen die eine die sogenannte Gleichstromkommutierung bewirkt und die andere
die EMK der Transformation teilweise oder ganz aufhebt. Die Folge davon ist natürlich
eine beträchtliche Veränderung des äquivalenten Feldwiderstandes, und zwar nimmt
dieser mit steigendem Ankerstrom und steigender Drehzahl ab. Das ergibt den großen
Nachteil, dali die Wirkung des Verbundwiderstandes ganz oder teilweise durch diese
Erscheinung wiederaufgehoben wird. Es kann sogar der Fall eintreten, daß trotz des
Verbundwiderstandes der Feldstrom bei wachsendem Ankerstrom zunimmt. Man muß also,
um noch genügende Verbundwirkung zu erzielen, den Verbundwiderstand um ein Vielfaches
größer bemessen, als wenn der Feldwiderstand gleichbleibend wäre. Die während der
Bremsung unausgenutzte Bremsenergie steigt somit beträchtlich an, und der Wirkungsgrad
der Bremsung wird schlecht. Außerdem ist die Korrimutierung bei kleinem Brernsstrorn
oder im Leerlauf, ,d.li. kurz. vor dein Parallelschalten mit dem Netz, außerordentlich
schlecht.The field resistance is now not constant, but strong
depending on
the speed and the armature current, as a result of the short-circuit currents,
which under influence in the turns of the armature short-circuited by the brushes
of the excitation field occur. When idling, the field resistance is when the
Brushes a multiple of the value that results when the brushes are lifted.
Under load, these short-circuit currents are completely or partially suppressed,
that under your influence of the turning field in the short-circuited windings through
the rotation of the armature induces an EMIL, «-which the transformer
induced EMF is quickly counter-directed. The size of this E.NIK depends on the twist
the speed of the armature and the magnitude of the armature current. 'One reaches
this effect in a known way in the in-house operation. that one in series with
the reversing poles have an Ohnic resistance and parallel to this series connection
a choke coil switches, so that the reversing pole current has a lead over it
the armature current, and the turning field has two components shifted in time by qo ',
one of which causes the so-called direct current commutation and the other
partially or completely cancels the EMF of the transformation. The consequence of this is natural
a considerable change in the equivalent field resistance, namely takes
this decreases with increasing armature current and increasing speed. That makes the big one
Disadvantage, because the effect of the composite resistance is wholly or partially due to this
Appearance is canceled. It can even happen that in spite of the
Composite resistance, the field current increases with increasing armature current. So you have to
in order to still achieve a sufficient composite effect, the composite resistance many times over
dimensioned larger than if the field resistance were constant. The during the
Braking unused braking energy increases considerably, and the efficiency
the braking will be bad. In addition, the corruption is with a small Brerns current
or idle, i.e. short. before your parallel connection with the network, extraordinary
bad.
Durch die Erfindung werden diese Nachteile beseitigt und darüber hinaus
besondere Vorteile erzielt. Erfindungsgemäß werden bei Nutzbremsung elektrischer
Wechselstromfahrzeuge mit im Anker- und Feldkreis des Fahrmotors liegendem Verbundwiderstand
und im Feldkreis des Fahrmotors liegendem Kondensator die Wendepole des als Bremsgenerator
arbeitenden Fahrmotors unter Einschaltung einer Induktivität vom Netz aus fremderregt.
Diese zusätzliche Erregung der Wendepole bewirkt, <1a1.1 schon im Leerlauf die
Ströme in den kurzgeschlossenen Windungen mindestens teilweise unterdrückt werden
und somit der äquivalente Widerstand des Feldes schon im Leerlauf und bei kleinem
Ankerstrom verhältnismäßig niedrig ist. Es kann also mit wachsendem Ankcrstroin
keine so starke Al)-nahme des Feldwiderstandes mehr eiiitretei:.The invention eliminates these disadvantages and more
achieved particular advantages. According to the invention are electrical during regenerative braking
AC vehicles with composite resistance in the armature and field circuit of the traction motor
and in the field circuit of the traction motor capacitor, the reversing poles of the brake generator
working traction motor with the activation of an inductance from the network from externally excited.
This additional excitation of the reversing poles causes <1a1.1 even when idling
Currents in the short-circuited windings are at least partially suppressed
and thus the equivalent resistance of the field even when idling and at a low level
Armature current is relatively low. So it can with increasing anchorage
there is no longer such a strong decrease in field resistance.
Man hat schon für den Generatorbetriel) von Einphasenwechselstromkollektormotüren
eine Wendepolschaltung vorgeschlagen, bui welcher zum Zwecke guter Konnnutierung
die Wendepole unter Vorschaltttng einer Drosselspule vorn Netz aus fremderregt werden.
Man hat aber bis heute noch nicht die aulerordentlichen Vorteile erkannt. 11-elclie
:ich mit dieser zusätzlichen t\'endepo@erregung bei Wechselstrornnutzbreinsschaltungen
mit Kompoundierungswiderstand und Kondensator im Feldkreis ergeben. L`berraschenderweise
zeigt sich nämlich hier die Tatsache, dali jetzt der Verbundwiderstand bei gleichem
Kompoundierungsgrad wesentlich kleiner «-erden kann als hei allen liisliur bekannten
Nutzbrenisschaltungen. Damit ergibt sich aber ein wesentlicher G#jwinn an zurückgewonnener
Energie. Ferner kann div für die Erzeugung eines bestimmten Fcldstroines nötige
Spannung beträchtlich geringer gewählt werden, was wiederum einer @-erkleinerung
der Erregerleistung und damit des Erregertransformators gleichkommt. Auch fallen
die Verluste fort, welche in dein Widerstand entstellen, der den Wendepolen in den
bisher bekannten \utzbremssclialtungen vorgeschaltet war. Diese Verluste sind bekanntlich
ziemlich groß, da ein cei-liältnisinälaig hoher Widerstand nötig ist, um eine Voreilung
des Wendepolstromes gegenüber dein Ankerstrom zu erzielen.One already has single-phase AC collector doors for the generator operation
a reversing pole circuit proposed, but which for the purpose of good connection
the reversing poles are externally excited by a choke coil in front of the mains.
But the extraordinary advantages have not yet been recognized. 11-elclie
: I with this additional t \ 'endepo @ excitation in AC utility circuits
with compounding resistor and capacitor in the field circuit. L` surprisingly
The fact is shown here that the composite resistance is now the same
Degree of compounding can be much smaller than is known from all liisliur
Useful circuits. However, this results in a significant gain in terms of recovered
Energy. In addition, div can be used to generate a certain flowstroine
Voltage can be chosen to be considerably lower, which in turn leads to a @ -reduction
the excitation power and thus the excitation transformer. Also fall
the losses, which distort in your resistance, which the turning poles in the
previously known \ utzbremssclialtungen was connected upstream. These losses are well known
quite large, since a cei-liältnisinälaig high resistance is necessary in order to advance
of the reversing pole current compared to your armature current.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung
einer Drosselspule im Erregerkreis der Wendepole. Es bedeuten a. den Haupttransformator
des Fahrzeuges, b den Anker und c- das Feld des Triebmotors. Letzteres wird durch
den kleinen Erregertransformator d fremderregt und ist mit dem Kondensator e und
dein @'erl)ruirlwiderstand f in Reihe geschaltet. Der Erregertransforintor d ist
primärseitig an die Spannung L'" des Haupttransformators angeschlossen. Der Ankerkreis
wird gebildet aus deni Anker b, der Wendepolwicklung g und dein Verbundwiderstand
fand liegt an der Spannung L` des Haupttransformators. Der Verlauf vors Anker- und
Feldstrom J" und Jf ist durch Pfeile in der Zeichnung kenntlich -emacht. Der Erregertransformator
d hat eine dritte Wicklung h, welche die Wendepole g unter Vorschaltung einer Drosselspule
7,: unabhängig
vom Ankerstrom erregt. Die Drosselspule k hat den
Zweck, eine gegenseitige Beeinflussung der vom Ankerstrom und durch die zusätzliche
Erregung erzeugten Wendepolfelder zu verhindern. Zweckmäßigerweise kann man der
für die Erregung der Wendepole bestimmten Wicklung des Erregertransformators eine
erhöhte Streuung geben, um die vorgeschaltete Drosselspule in ihren Abtnessungen
möglichst klein zu halten oder eine Drosselspule überhaupt zu ersparen.The drawing shows an embodiment of the invention in use
a choke coil in the excitation circuit of the reversing poles. It means a. the main transformer
of the vehicle, b the anchor and c- the field of the traction motor. The latter is going through
the small excitation transformer d separately excited and is with the capacitor e and
your @ 'erl) ruirl resistance f connected in series. The exciter transformer d is
connected on the primary side to the voltage L '"of the main transformer. The armature circuit
is formed from the armature b, the reversible pole winding g and the composite resistor
found is due to the voltage L` of the main transformer. The course in front of the anchor and
Field current J "and Jf are indicated by arrows in the drawing. The excitation transformer
d has a third winding h, which connects the reversing poles g with a choke coil
7 ,: independent
excited by the armature current. The choke coil k has the
Purpose, a mutual influence of the armature current and by the additional
To prevent excitation generated turning pole fields. Appropriately, one can use the
a winding of the excitation transformer intended for the excitation of the reversing poles
give increased scatter to the upstream choke coil in its departments
to keep it as small as possible or to save a choke coil at all.
Die Anordnung nach der Erfindung hat nicht nur den Vorteil, daß die
Kommutierung auch bei kleinen Ankerströmen, wie sie z. B. bei Talfahrt auftreten
können, und sogar im Leerlauf sehr gut wird. Darüber hinaus wird durch- die jetzt
wesentliche Verkleinerung des Kompoundierungswiderstandes und den Fortfall der bisher
üblichen Vorschaltwiderstände vor dem Wendepol ein Gesamtwirkungsgrad erreicht,
der bei allen bisherigen Nutzbremsschaltungen auch nicht annähernd erzielt werden
konnte.The arrangement according to the invention not only has the advantage that the
Commutation even with small armature currents, such as B. occur when going downhill
can, and will do very well even when idling. In addition, through- the now
substantial reduction of the compounding resistance and the elimination of the previously
common series resistors before the reversing pole, a total efficiency is achieved,
which are not even remotely achieved in all previous regenerative braking circuits
could.