-
Anordnung zur Nutzbremsung von Wechselstromfahrzeugen Es sind Nutzbremsschaltungen
für Wechselstromfahrzeuge bekannt, bei welchen die Feldwicklung der Fahrmotoren
vom Haupttransformator aus gespeist wird. Will man eine günstige Phasenverschlebung
zwischen Nutzbremsstrom und Fahrdrahtspannung erzielen, so ruß man dafür sorgen,
daaß der Feldstrom annähernd in Phase mit der Netzspannung liegt, denn nur dann
hat auch die Anlier-EMK gleiche Phasenlage wie die Netzspannung. Man erreicht dieses
Ziel in bekannter Weise z. B. dadurch, daß man die induktive Feldspannung durch
eine kapazitive Spannung kompensiert. -Man schaltet in Reihe mit der Feldwicklung
einen Kondensator, der so bemessen ist, daß .annähernd Resonanz zwischen Feld und
Kondensatorspannung besteht. Der Feldkreis des Fahrmotors erhält also durch diese
praktisch die Eigenschaften eines 0hmschen Stromkreises.
-
Die beschriebene Nutzbremsschaltung hat Nebenschlußcharakter, d. h.
es- ergeben sich starke Strom- und daher Drehmomentänderungen bei: nur geringer
Änderung der Geschwindibket. Soll die Bremsung jedoch elastisch erfolgen; so ist
eine ;gewisse Compoumdierung notwendig, bei der mit ztmeh.-mendem Ankerstrom das
Erregerfeld geschwächt wird. Diese Wrkimg erzielt man ähnlich wie bei Gleichstromnutzbremsschaltungen
durch einen in .einer dem Anker- und Feldkreis ;gemeinsamen Leitung liegenden sog.
Verbundwiderstand. Nimmt nun, der Ankerstrom zu; so vergrößert er den: Spannungsabfall
im Feldkreis und bewirkt somit ein Sinken des Feldstromes.
-
Richtet man einen solchen Verbundwiderstand z. B. durch. Anordnung
entsprechender Anzapfungen so ein, daß dessen Ohmwert verändert werden kann, so
ist mit diesem jeder gewünschte Compoundierungsgrad erreichbar. Im übrigen kann
man einen Verbundwiderstand in entsprechender Schaltung auch zur Aufcompoundierung
verwenden., wovon
in der Praxis tatsächlich auch dann schon Gebrauch
gemacht wurde, wenn man bei einem im Nebenschluß erregten Motor vom Generator- in
den Motorbetrieb übergehen wollte. In solchen Fällen ist es allerdings zweckmäßig,
beim Fahren einen anderen Ohmwert als beim Bremsen zu verwenden, was gegebenenfalls
durch einen einfachen Umschalter erreicht werden kann.
-
Man sollte nun auf Grund der bei Gleichstromnutzbremsschaltungen gemachten
Erfahrungen annehmen, daß unabhängig von der jeweiligen Geschwindigkeit des Fahrzeugs
einem bestimmten Ankerstrom auch ein ganz bestimmter Feldstrom entspricht. Dies
ist aber bei Wechsels,tromnutzbremsschaltungen nicht der Fall, denn es zeigt sich,
daß bei gleichem Ankerstrom der Feldstrom mit sinkender Drehzahl, also mit kleiner
werdender Spannung des Haupttransformators, stark abnimmt. Dies hat zur Folge, daß
das Bremsmoment bei kleineren Drehzahlen geringer als bei hoher Geschwindigkeit
ist.
-
Schuld an dieser Erscheinung sind die Kurzschlußs:tröme, welche in
den durch die Bürsten kurzgeschlossenen Windungen des Ankers unter dem Einfluß des
Erregerfeldes fließen. Ähnlich wie bei einem kurzgeschlossenen Transformator sind
diese Ströme von Einfluß auf die lm Feldkreis auftretenden Verluste, die sich mit
der Drehzahl ändern. In den kurzgeschlossenen Windungen wird vom Erregerfeld her
transformatorisch eine EPIK induziert, welche die genannten Kurzschlußströme durch
diese Windungen treibt. Durch die Querkomponente des Wendefeldes wird bekanntlich
unter dem Einfluß der Drehung der kurzgeschlossenen Windungen im Wendefeld in diesen
eine EMK induziert, welche der transformatorisch induzierten EMK und damit auch
den Kurzschlußs.trömen selbst entgegenwirkt. Im Stillstand sind demnach die Kurzschlußströme
in voller Höhe vorhanden und werden mit zunehmender Drehzahl mehr und mehr abnehmen.
Im gleichen Maße ändern sich natürlich auch mixt der Drehzahl die in den kurzgeschlossenen
Windungen auftretenden Verluste, welche letzten Endes vom Erregerkreis her aufgebracht
werden müssen.
-
Einen gewissen E:nnfluß auf die Größe dieser Verluste hat auch die
Induktivität der kurzgeschlossenen Windungen des Ankers. Infolge dieser Induktivtät
:erreichen die Kurzschlußströme in der im Verhältnis zur Periodendauer außerordentlich
kleinen Kommutierungszeit bei hoher Drehzahl, also kleinerer Kurzschlu:ßzeit, geringere
Werte, als wenn die einzelnen Windungen infolge niedrigerer Drehzahl länger kurzgeschlossen
werden. Die Verluste sind also auch auf Grund dieser Erscheinung bei kleinerer Drehzahl
gröl",er als bei hoher Umdrehungszahl. Der scheinbare Ohmsche Feldwiderstand nimmt
deshalb ebenfalls mit kleiner «-erdender Drehzahl zu, und damit muß der Erregerstrom
in gleichem Maße sinken.
-
Da nun aber auch bei kleinerer Gesch«i:ndigken möglichst das volle
Bremsmoment erzielt werden soll,-müßte bei abnehmendem Erregerstrom der Ankerstrom
erhöht werden. Dies bedeutet aber erhöhte Erwärmung des Ankers und damit schlechte
Ausnutzung des Motors. Abgesehen davon wird infolge der oben beschriebenen Verbundwirkung
jede Erhöhung des Ankerstromes eine weitere Verkleinerung des Feldstromes mit sich
bringen. Auch mit Rücksicht auf die Kommutierung ist eine beliebige Vergrüßerung
des Ankerstromes gar nicht zulässig.
-
Man hat nun schon versucht, diese Nachteile dadurch zu beseitigen,
daß man mittels eines in den Feldkreis eingeschalteten Zusatztransformators die
Spannung des Feldkreises mit kleiner werdender Drehzahl erhöht hat, so daß der Feldstrom
in annähernd gleiche Z,
Höhe erhalten wurde. Diese Einrichtung hat jedoch
den Nachteil, daß ein besonderer Transformator erforderlich ist und die naturgemäß
in Verlusten verbrauchte Bremscncrgie steigt.
-
Wesentliche Vorteile gegenüber dem Bekannten werden nun erfindungsgemäß
dadurch erzielt, daß der Verbundwiderstand in seinem Ohmwert in Abhängigkeit von
einer während des Bremsvorgangs veränderlichen Zustandsgröße. z. B. der Transforinatorspannung
oder der Geschwindigkeit, verändert wird.
-
Man kann die Anordnung z. B. so treffen. daß der Verbundwiderstand
abhängig von der jeweiligen Stellung des Stufenschaltwerkes des Haupttransformators
mit kleiner werdender Transformatorspannung durch besondere Schaltelemente dieses
Stufenscbaltwerkes teilweise kurzgeschlossen wird. Handelt es sich um einen stufenlosen
Haupttransformator, so wird man zweckmäßig auch einen stufenlos veränderlichen Verbundwiderstand
verwenden, welcher vom Antri:ebsorga.n für die Regeleinrichtung des Haupttransforina.-tors
in seiner Größe verändert wird.
-
Hat das Fahrzeug ein Tachometerdvnamo, so besteht die Möglichkeit,
mittels eines Schützes, welches bei einer bestimmten Spannung anspricht, einen Teil
des Verbundu-iderstandes kurzzuschließen.
-
Die Zeichnung zeigt ein Ausführu:ngsh:eispiel der Erfindung. Darin
bedeutet a den Haupttransformator des Fahrzeugs, b den Anker und c das Feld des
Triebmotors. Letzteres ist mit dem Iondensatord und dem Verbundwiderstand e in Rellie
beschaltet und
wird von der Teilspannung U, des Haupttransformators
aus erregt. Der Ankerkreis wird aus dem Anker b und dem VerbundwideT-stand e gebildet
und liegt an der Spannung U des Haupttransformators, die durch dass Stufenschaltwerk
g in Verbindung mit dem Stromteiler k verändert werden kann. Der Verlauf von Anker-
und FeldstromJa und J, ist durch@Pfeile kenntlich gemacht. Ein Teil des Verbundwiderstandes
kann durch den Schalter f überbrückt werden. Dieser Schalter ist zwec'kmäßigerweise
eines der Schaltelemente .des Stufenschaltwerkes, welches beim Erreichen einer bestimmten
Stellung des Schaltwerkes geschlossen wird. Selbstverständlich können auch zwei
oder mehrere solche Schaltelemente.zum Überbrücken .des Verbundwiderstandes. in
einzelnen Stufen vorhanden sein. -Aus der Erfindung ergeben sich, wie aus vorstehenden
Erörterungen hervorgeht, die folgenden Vorteile: Das Bremsmoment bleibt bis zu kleinen
Geschwindigkeiten in seiner vollen Höhe bestehen. Die Bremszeit wird verkürzt, und
die Motoren werden besser ausgenutzt. Gleichzeitig ergibt sich infolge. der innerhalb
eines größeren -Geschwindigkeitsbereiches kleineren Verluste im Verbundwliderstand
eine Erhöhung der zurückgewonnenen Energie.