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Nutzbremsschaltung für Verbundmotoren Die Erfindung betrifft eine
Nutzbremsschaltung für Verbundmotoren, welche die den bisher bekannten N utzbremsschaltungen
dieser Art anhaftenden Nachteile vermeidet.
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Bei einer Nutzbremsschaltung für Verbundmotoren für Straßenbahnen
od. dgl. wird die Anordnung im allgemeinen so getroffen, daß beim Umschalten von
Fahren auf Bremsen der nunmehr als Generator arbeitende Verbundmotor Strom in das
Versorgungsnetz zurückliefert. Derartige Anordnungen werden mit Vorteil in bergigem
Gelände mit langen Steigungen verwendet, um die überschüssige Bremsenergie beim
Herunterfahren dieser langen Steigungen wirtschaftlich zu verwerten. Hierbei muß,
wie eine einfache Überlegung zeigt, die durch den Anker des oder der Motoren fließende
Stromrichtung entgegengesetzt der beim Fähren aufgenommenen Stromrichtung sein.
Dabei tritt bei Verbundmotoren eine nachteilige Wirkung auf, denn sowohl die Nebenschlußwicklungen
als auch der Hauptstromkreis dieser Verbundmotoren bleiben bei dieser Art der elektrischen
Nutzbremsung stets mit dem unter Spannung stehenden Fahrdraht in Verbindung. Während
nun aus dem Hauptstromkreis ein Strom an das Netz zurückgeliefert wird, also in
diesem Hauptstromkreis sich die Stromrichtung ändert und damit auch die Stromrichtung
in der Hauptstromwicklung des Erregerfeldes, bleibt die Nebenschlußerregung ebenfalls
mit dem gleichen Netz verbunden, ohne daß sie umgekehrt wird. Hierdurch würden die
beiden Felder, Hauptstromfeld und Nebenschlußfeld, bei der elektrischen Nutzbremsung
gegeneinandergerichtet sein und sich gegeneinander mehr oder weniger aufheben. Um
dies zu vermeiden, muß man einen besonderen Umschalter vorsehen, durch den im Fall
der Nutzbremsung das Hauptstromfeld umgepolt wird. Versuche in dieser Richtung haben
bisher keine günstigen Resultate ergeben, zumal die Umpolung des Hauptstromfeldes
beim
Einsetzen- der Nutzbremsung von dieser zeitlich abhängig ist.
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Um die Nachteile der bisher bekannten Anordnungen zu vermeiden, wird
nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, parallel zu der Hauptstromwicklung eines jeden
Antriebsmotors einen Gleichrichter bzw. ein Ventil anzuordnen, das dem durch den
Hauptstromkreis fließenden Fahrstrom, der aus dem Netz entnommen wird, einen unendlich
großen Widerstand entgegensetzt. . Wird dagegen, wie es beim Übergang auf Nutzbremsung
nach den obigen Darlegungen der Fall ist, die Stromrichtung in Anker und Hauptstromfeld
in entgegengesetzter Richtung geändert, wobei die nunmehr als Generatoren arbeitenden
Antriebsaggregate Strom in das Netz zurückliefern, so haben diese den Hauptstromwicklungen
parallel geschalteten Gleichrichter bzw. Ventile praktisch den Wert Null. Das heißt,
daß die bei der Nutzbremsung als Generatoren arbeitenden Antriebsaggregate nur noch
über ein Nebenschlußfeld verfügen und daher auch ausschließlich als Nebenschlußgeneratoren
arbeiten. Durch Regulierung der durch die Nebenschlußwicklung fließenden Stromstärke
hat man es nun bequem in der Hand, einerseits die Bremsung des Fahrzeugs und andererseits
die an das Netz zurückgelieferte Energie beliebig zu ändern. Versuche in der Praxis
mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung haben die große Überlegenheit
der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber den bekannten Anordnungen bewiesen. Ein
Zahlenbeispiel möge dies erläutern. Angenommen, das Nebenschlußfeld betrage 6o "/o
und das Hauptstromfeld betrage 40 "/o der Gesamterregung. Bei der Anwendung der
Nutzbremse alter Art würde sich somit als resultierende Erregung die Differenz der
beiden Werte, also 2o °/o, ergeben. Bei der erfindungsgemäßen Nutzbremsschaltung
entfällt dagegen wegen des erfolgenden Kurzschlusses der Hauptstromwicklung das
Hauptstromfeld, das also den Wert Null annimmt. Infolgedessen verbleibt in diesem
Fall als resultierende Erregung allein das Nebenschlußfeld in Stärke von 60 °/o
der ursprünglichen Gesamterregung.
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Man kann nun aus Sicherheitsgründen gemäß einem weiteren Vorschlag
der Erfindung in Reihe mit dem Gleichrichter bzw. Ventil einen Schutzwiderstand
derart anordnen, daß diese aus Gleichrichter und Widerstand gebildete Serienschaltung
parallel zur Hauptstromerregerwicklung des Motors liegt. Hierdurch wird verhindert,
daß bei einem Durchschlag des Ventils die Hauptstromwicklung völligkurzgeschlossen
wird. Außerdem ergibt sich hierbei je nach Wahl des Schutzwiderstandes eine resultierende
Erregung, die gemäß dem obigen Zahlenbeispiel zwischen den Grenzwerten 2o und 6o
°/o beliebig einstellbar ist.
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In der Zeichnung ist eine der möglichen Ausführungsformen dargestellt.
Hierin bedeutet Fig. i ein. Schaltschema der bisher bekannten Nutzbremsschaltung
für Verbundmotoren, Fig.2 ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Aus dem in Fig. r gezeigten Schaltschema ist ersichtlich, daß die
Hauptstromerregerwicklungen i bzw. ja in Reihe mit den zugeordneten Ankern 2 und
211 der Verbundmotoren angeordnet sind. Über einen Anlaßwiderstand 9 liegt dieser
Hauptstromkreis an der positiven Spannung des Fahrdrahtes ii, während das andere
Ende in üblicher Weise über die Schienen an Erde liegt. Die Nebenschlußwicklungen
7 und 8 für die beiden Motoren liegen über einen Regulierwiderstand io ebenfalls
an der positiven Spannung des Fahrdrahtes und an Erde. Da sich beim Bremsen die
Stromrichtung in den Ankern 2 und 2a und gleichzeitig in den Hauptstromerregerwicklungen
z und ja umkehrt, weil ja bei einer Nutzbremsung Strom in das Netz zurückgeliefert
werden soll, so sind zwar die Felder i und ja entgegengesetzt der bisherigen Richtung,
jedoch bleiben die Nebenschlußfelder 7 und 8 in der bisherigen Richtung bestehen
und sind damit während des Bremsvorganges in ihrer Wirkung den von den Hauptstromwicklungen
i und ja erzeugten Feldern entgegengesetzt. Hierdurch würden sich die von den Motoren
2 und 2a in der Bremsschaltung erzeugten Spannungen bzw. Ströme-außerordentlich
stark reduzieren. Um dies zu vermeiden, müßte, wie bereits dargelegt, ein Eingriff
von Hand in den Hauptfeldkreis i, ja erfolgen.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Fig.2 ist ein solcher Eingriff
in den Hauptstromkreis i, ja nicht notwendig. Wie man aus der Fig. 2 ohne weiteres
erkennt, fließt der vom Fahrdraht beim normalen Fahren aufgenommene Fahrstrom in
der schon in Fig. i gezeigten Richtung von Fahrdraht ii über den Anlaßwiderstand
9, den Anker 2, die zugehörige Hauptstromwicklung i, ferner über den Anker 2a, die
Hauptstromleitung ja zur Erde. Parallel zu den beiden Hauptstromwicklungen i und
ja sind nun je ein Gleichrichter 3 bzw. q. geschaltet, deren Gleichrichterwirkung
so gewählt ist, daß der vom Fahrdraht entnommene Fahrstrom nicht durch den Gleichrichter
geht, sondern durch diesen gesperrt wird. Der Fahrstrom kann somit nur den Weg durch
die zu den Gleichrichtern 3, q. parallel geschalteten Spulen i und ja nehmen. Wenn
sich dagegen beim Übergang auf Nutzbremsung die Stromrichtung in dem Hauptstromkreis
der Antriebsmotoren 2 und 2a umkehrt, so lassen diese Gleichrichter 3, q. den an
das Netz zurückzuliefernden Strom ohne weiteres durch. Sie haben für diese Stromrichtung
praktisch den Wert Null. Infolgedessen sind bei der Nutzbremsschaltung die Hauptstromwicklungen
i und ja praktisch kurzgeschlossen, so daß die bei der Nutzbremsschaltung als Generatoren
arbeitenden Motoren 2 und 211 nur als Nebenschlußgeneratoren arbeiten, da ihre zugehörigen
Nebenschlußwicklungen 7 und 8 nach wie vor einerseits mit dem Fahrdraht und anderererseits
mit der Erde verbunden sind. Durch Regulierung des Regulierwiderstandes io kann
nun die durch die Nebenschlußwicklungen 7 und 8 erzeugte Feldstärke in weiten Grenzen
beliebig verändert werden, so daß einerseits die Bremswirkung als auch die Stärke
des in das Netz zurückgelieferten Stromes in weiten Grenzen beliebig geändert werden
kann.
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In Serie mit jedem Gleichrichter 3, q. kann auch je ein Widerstand
5 bzw. 6 geschaltet werden, damit bei einem Durchschlag eines der Gleichrichter
die zugeordnete Hauptstromwicklung i bzw. ja nicht dauernd
kurzgeschlossen
ist. Die Größe dieser Schutzwiderstände 5 bzw. 6 hängt von der Größe der Hauptstromwicklungen
i bzw. ja ab und beträgt etwa i Ohm.