DE965906C

DE965906C - Device for regenerative braking circuits, especially for single-phase AC traction vehicles

Info

Publication number: DE965906C
Application number: DEA9545D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Walter Feill
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-03-05
Filing date: 1941-03-05
Publication date: 1957-06-27

Description

Einrichtung bei Nutzbremsschaltungen, insbesondere für Einphasenwechselstrom-Triebfahrzeuge Bei Bremsung von Triebfahrzeugen mit Stromrücklieferung in das Fahrleitungsnetz liegen die Bremskraftkurven, über der Geschwindigkeit aufgetragen, oft ziemlich steil, so daß es dem Führer der Lokomotive- oder des Triebwagens nicht immer leicht ist, jeweils diejenige Bremsstufe zu wählen, die bei der augenblicklichen Geschwindigkeit die gewünschte Bremskraft liefert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Führer diese Tätigkeit abzunehmen und eine Einrichtung zu schaffen, die selbsttätig die Bremskraft auf dem vom Fahrzeugführer eingestellten Wert konstant hält.Device for regenerative braking circuits, in particular for single-phase alternating current traction vehicles When braking locomotives with power being returned to the catenary network the braking force curves, plotted against the speed, are often fairly high steep, so that it is not always easy for the driver of the locomotive or railcar is to choose the braking level that is used at the current speed delivers the desired braking force. The invention is based on the object Leaders take this activity off and create a facility that works by itself keeps the braking force constant at the value set by the driver.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die mit der Transformatorspannung in Phase liegende Komponente des Ankerstromes der bremsenden Fahrmotoren mit einer einstellbaren Sollgröße verglichen und die Differenz dieser beiden miteinander verglichenen Größen zur Betätigung von Kontakten herangezogen wird, die je nach der Polarität dieser Differenz ein Auf- oder Abwärtslaufen des Schaltwerkes bewirken.According to the invention, this object is achieved in that the with the transformer voltage in phase component of the armature current of the braking Drive motors compared with an adjustable setpoint and the difference between these two compared sizes are used to actuate contacts which, depending on the polarity of this difference, causes the Cause derailleur.

Bei der Durchführung des Vergleiches ist zu berücksichtigen, daß bei Wechselstrom-Triebfahrzeugen die Bremskraft nicht nur von der Größe des Ankerstromes der bremsenden Fahrmotoren, sondern auch von seiner Phasenlage gegenüber der Transformatorspannung abhängig ist, da nur die Wattkomponente des Ankerstromes eine Bremskraft liefert. Nach der weiteren Erfindung werden die beiden miteinander zu vergleichenden Spannungen an die beiden Außenschenkel eines Drei-schenkeltransformatoars gelegt. Die in. dessen Mittelschenkel induzierte EMK wird zur' Speisung der einen Phase eines als Zweiphasenasynchronmotor gebauten Relais herangezogen, während die zweite Phase dieses Relais än eine gegen die Transformatorspannung um 9o .elektrische Grade verschobene konstante Spannung, vorzugsweise an die Spannung der Erregermaschine der Fahrmotoren, gelegt ist.When carrying out the comparison it must be taken into account that with AC traction vehicles not only rely on the size of the armature current to brake the braking traction motors, but also its phase position in relation to the transformer voltage depends, since only the watt component of the armature current provides a braking force. According to the further invention, the two voltages are to be compared with one another placed on the two outer legs of a three-legged transformer. The in. Whose Center leg induced EMF is used to 'feed one phase of a two-phase asynchronous motor built Relay used during the second phase of this relay and a constant shifted by 90 electrical degrees with respect to the transformer voltage Voltage, preferably applied to the voltage of the exciter of the traction motors is.

In Abb. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens veranschaulicht. Auf dem ersten Schenkel eines Dreischenkeltransformators T ist eine Spule mit w1 Windungen aufgebracht, die an den Spannungsabfall I - R in den Dämpfungswiderständen des Ankerstromkreises, die in Abb. 3 mit 12, 13' und 13" bezeichnet sind, gelegt wird. Die auf dem dritten Schenkel befindliche Spule mit w3-Windungen wird an die am Haupttransformator abgegriffene, vom Fahrschalter aus einstellbare Meßspannung E, gelegt. Ist l, der gewünschte Bremsstrom, dann maß die Beziehung gelten d. h., die Flüsse in den beiden Außenschenkeln des Dreischenkeltransformators T sind gleich groß. Liegt außerdem der Bremsstrom Jo mit der Meßspannung Eo in Phase, dann führt der Mittelschenkel des Dreischenkeltransformators T keinen magnetischen Fluß. Weicht der tatsächliche Bremsstrom J der Größe und Phasenlage nach von dem gewünschten Bremsstrom J, ab, dann ist der magnetische Fluß im Mittelschenkel des Dreischenkeltransformators T verhältnisgleich der geometrischen Differenz zwischen den Strömen J, und 1. Für die in der Spule mit w2 Windungen auf dem Mittelschenkel des Dreischenkeltransformators T induzierte EMK gilt also die Beziehung Diese EMK wird nun an die eine Phase B eines als Zweiphasenasynchronmotor ausgebildeten Relais R gelegt, an dessen andere Phase A die Spannung UE des als Erregergenerator geschalteten Fahrmotors, der in der Abbildung mit 2 bezeichnet ist, gelegt wird.In Fig. I of the drawing, an embodiment of the inventive concept is illustrated. A coil with w1 turns is applied to the first leg of a three-legged transformer T, which is connected to the voltage drop I - R in the damping resistors of the armature circuit, which are labeled 12, 13 ' and 13 "in Fig. 3 The coil with w3 turns located on the third leg is connected to the measuring voltage E, tapped at the main transformer and adjustable from the travel switch. If 1 is the desired braking current, then the relationship applies that is, the fluxes in the two outer legs of the three-legged transformer T are equal. If, in addition, the braking current Jo is in phase with the measuring voltage Eo, then the middle limb of the three-limb transformer T does not carry any magnetic flux. If the actual braking current J differs in size and phase from the desired braking current J, then the magnetic flux in the center leg of the three-leg transformer T is proportional to the geometric difference between the currents J, and 1. For the coil with w2 turns on the Middle limb of the three-limb transformer T induced EMF so the relationship applies This EMF is now applied to one phase B of a relay R designed as a two-phase asynchronous motor, to whose other phase A the voltage UE of the traction motor connected as an exciter generator, which is denoted by 2 in the figure, is applied.

Für das Stillstandsmoment dieses Relais R gilt die Beziehung denn die Spannung UE steht, wie aus dem in Abb. 2 dargestellten Vektordiagramm hervorgeht, praktisch senkrecht auf der Transformatorspannung Uo und somit auch auf der Meßspannung E.. Diese wird auf einem bestimmten Wert gehalten. Das Drehmoment D ist also verhältnisgleich, der mit der TransformatorspannungUQ in Phase liegenden Komponente der EMK E2 bzw. proportional der Stromdifferenz 1o - J. Da nach obigem der gewünschte Bremsstrom 1, die Wattkomponente des Ankerstromes sein soll, ist das Drehmoment D nur noch abhängig von der Differenz. zwischen dem gewünschten Bremsstrom J, und der Wattkomponente Tu, des tatsächlichen Bremsstromes J. Übersteigt diese Abweichung der Wattkomponente des Ankerstromes und somit der Bremskraft einen bestimmten Betrag, dann übersteigt das Drehmoment des Relais R die Kraft der Feder F, die das Relais in der Ruhelage zu halten sucht, und schließt entweder den Kontakt K1 oder den Kontakt K2, die ein Auf- oder Abwärtslaufen des Schaltwerkes bewirken.The relationship applies to the standstill torque of this relay R. because the voltage UE is, as can be seen from the vector diagram shown in Fig. 2, practically perpendicular to the transformer voltage Uo and thus also to the measuring voltage E .. This is kept at a certain value. The torque D is therefore proportional to the component of the EMF E2 in phase with the transformer voltage UQ or proportional to the current difference 1o - J. Since, according to the above, the desired braking current should be 1, the watt component of the armature current, the torque D is only dependent on the difference. between the desired braking current J, and the watt component Tu, of the actual braking current J. If this deviation of the watt component of the armature current and thus the braking force exceeds a certain amount, then the torque of the relay R exceeds the force of the spring F, which the relay is in the rest position seeks to hold, and closes either contact K1 or contact K2, which cause the switching mechanism to run up or down.

Eine weitere vorteilharze Ausgestaltung des Erfindungsgedankens soll an Hand der Abb. 3 erläutert werden. In dieser bedeuten i den Haupttransformator, 2 den als Erregergenerator , geschalteten Fahrmotor, 3 bis 6 die bremsenden Fahrmotoren sowie 7 und 8 die Transformatoren für die zusätzlichen Erregerspannungen zur Phasenkompensation. Die Schaltdrosselspule für das Hauptschaltwerk ist mit 9 und eine weitere Schaltdrosselspule, die den Transformator 8 speist, mit io bezeichnet. Mit ii ist das Bremsschütz und mit 12,13' und 13" sind die im Ankerstromkreis der Fahrmotoren liegenden Dämpfungswiderstände bezeichnet.Another advantageous embodiment of the inventive concept will be explained with reference to FIG. 3. In this, i mean the main transformer, 2 the traction motor connected as an excitation generator, 3 to 6 the braking traction motors and 7 and 8 the transformers for the additional excitation voltages for phase compensation. The switching inductor for the main switching mechanism is denoted by 9 and a further switching inductor that feeds the transformer 8 is denoted by io. With ii is the brake contactor and with 12, 13 'and 13 " are the damping resistors in the armature circuit of the traction motors.

Je nach der Größe der gewünschten Bremskraft maß die Schaltdrosselspule io am Haupttransformator i in geringen Grenzen entlang geschaltet werden, um durch Veränderung der Zusatzspannung im Feldstromkreis der Fahrmotoren 3 bis 6 bei allen Bremskräften mit möglichst günstigem cos 99 zu arbeiten. Bei geeigneter Wahl des einen Anschlußpunktes d kann mit diesem Weiterschalter der Schaltdrosselspule io gleichzeitig auch die Meßspannung U, entsprechend verändert werden, so daß mit der Wahl der Bremskraft zwangläufig auch die für diese Bremskraft günstigste Phasenkompensation eingestellt wird. Der Lokomotiv-bzw. Triebwagenführer hat also nur die Schaltdrosselspule io in die der@gewünschten Bremskraft entsprechende Stellung zu bringen. Es bleibt dann diese eingestellte Bremskraft bei allen Geschwindigkeiten bei günstiger Phasenlage des Bremsstromes so lange konstant, bis entweder der Anschlußpunkt der Schaltdrosselspule io zum Übergang auf eine andere Bremskraft von dem Fahrzeugführer geändert wird oder die Bremsung beendet ist. Die übrigen für die Einrichtung nach der Erfindung notwendigen Spannungen können, wie in Abb. 3 durch strichpunktierte Linien dargestellt; an den Punkten c, d, e und .f entnommen werden.Depending on the size of the desired braking force, the switching inductor io on the main transformer i can be switched along within small limits in order to work with the lowest possible cos 99 for all braking forces by changing the additional voltage in the field circuit of the traction motors 3 to 6. With a suitable choice of one connection point d, the measuring voltage U can also be changed accordingly with this switch of the switching inductor, so that the most favorable phase compensation for this braking force is inevitably set with the selection of the braking force. The locomotive or. The driver only has to bring the switching reactor coil io into the position corresponding to the desired braking force. This set braking force then remains constant at all speeds with a favorable phase position of the braking current until either the connection point of the switching inductor is changed by the vehicle driver for the transition to another braking force or the braking is terminated. The other voltages required for the device according to the invention can, as shown in Fig. 3 by dash-dotted lines; at points c, d, e and .f.

In Netzen mit-stark schwankender Fahrdrahtspannung kann diese Anordnung unter Umständen zu Unzuträglichkeiten führen, da sich entsprechend der Änderung der primären Transformatarspannung auch dieTransformatorspannung U, und mit dieser die Bremskraft ändert. Um nun bei höchster wie bei niedrigster Fahrdrahtspannung jeder Stellung der den Anschluß der Schaltdrosselspule io betätigenden Bremswalze stets die gleiche Bremskraft zuzuordnen, ist es erwünscht, die Zahl der zwischen den Anschlußpunkten a und b liegenden Transformatorwindungen unabhängig von der Stellung der Bremswalze, jedoch in Abhängigkeit von der Fahrdrahtspannung zu ändern. Dies kann nach der weiteren Erfindung dadurch bewerkstelligt werden, daß die bei normalen Schaltwalzen stillstehenden äußeren Kontakte, die von der innenliegenden Walze beschaltet werden, im vorliegenden Fall auch auf einem für sich. drehbaren Teil angeordnet sind. Für diesen äußeren Teil können nun z. B. drei Stellungen für niedrige, mittlere und hohe Fahrdrahtspannung vorgesehen werden. Ein beispielsweise druckluftbetätigter Servomotor, der von der Fahrdrahtspannung gesteuert wird, bringt diesen äußeren Kontaktträger stets in die-der jeweiligen Spannung entsprechende Stellung.In networks with strongly fluctuating contact wire voltage, this arrangement can lead to inconveniences, since the transformer voltage U changes as well, and with it the braking force. In order to always assign the same braking force to each position of the brake roller actuating the connection of the switching inductor coil at the highest and lowest contact wire voltage, it is desirable to determine the number of transformer windings between the connection points a and b regardless of the position of the brake roller, but depending on to change the contact wire voltage. According to the further invention, this can be achieved in that the external contacts which are stationary in normal shift drums and which are connected by the internal drum, in the present case, also on one for themselves. rotatable part are arranged. For this outer part z. B. three positions for low, medium and high contact wire voltage can be provided. A servomotor operated by compressed air, for example, which is controlled by the contact wire voltage, always brings this outer contact carrier into the position corresponding to the respective voltage.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device in regenerative braking circuits, in particular for single-phase alternating current traction vehicles, for keeping the braking force constant at a value that can be set from the driver's cab, characterized in that the armature current component of the braking traction motors (3 to 6) which is in phase with the transformer voltage is compared with an adjustable nominal value and the difference between these two compared variables is used to actuate contacts (K1, K2) which, depending on the polarity of this difference, cause the switching mechanism to move up or down.

2. Device according to claim i, characterized characterized in that the voltage drop generated by this as a measure of the armature current at the damping resistors (i2, 13,, i3 ") and the measuring voltage (E0) taken from the main transformer (i).

3. Device according to claim i and 2, characterized in that the two voltages to be compared with one another on windings on the two outer legs of a three-leg transformer (T) are placed and that the EMF induced in the winding on its center leg for supplying one phase of a relay built as a two-phase asynchronous motor (R) is used while the second phase of this relay is connected to one against the Transformer voltage constant voltage shifted 9o electrical degrees, preferably is connected to the voltage of the exciter (2). q ..

Device according to claim i and 2; characterized in that inevitably with the change in the measuring voltage (E0) also change the phase compensation used by the additional voltage im Field circuit of the braking traction motors (3 to 6) is effected in such a way that with all braking forces to be set, braking is carried out with the most favorable power factor.

5. Device according to claim i to q., Characterized in that depending on the contact wire voltage, the position of the switching reactor (io) in relation to the main transformer (i) without changing the position of the brake switch in the driver's cab automatically to is changed in such a way that the transformer voltage (U., voltage between the connection points a and b) and thus the braking force only depends on the position of the brake switch dependent, but independent * of the contact wire voltage.