DE967592C - Fahrschaltersteuerung fuer elektrische Triebfahrzeuge - Google Patents

Fahrschaltersteuerung fuer elektrische Triebfahrzeuge

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DE967592C
DE967592C DEA11570D DEA0011570D DE967592C DE 967592 C DE967592 C DE 967592C DE A11570 D DEA11570 D DE A11570D DE A0011570 D DEA0011570 D DE A0011570D DE 967592 C DE967592 C DE 967592C
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DE
Germany
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self
switch control
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excitation
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Expired
Application number
DEA11570D
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English (en)
Inventor
Paul Falder
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AEG AG
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AEG AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/003Dynamic electric braking by short circuiting the motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/02Dynamic electric resistor braking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

  • Fahrschaltersteuerung für elektrische Triebfahrzeuge Bei Triebwagen für elektrische Straßenbahnen oder ähnliche Fahrzeuge mit Antrieb durch Elektromotoren, welche von einer Oberleitung gespeist werden, dient meist die elektrische Kurzschlußbremse als Betriebsbremse. Die Fahrzeuge werden mit dieser Bremse bis auf kleine Geschwindigkeiten von wenigen km/h herunter abgebremst, so daß die Handbremsen nur die übrigbleibende geringe Geschwindigkeit bis zum Stillstand des Fahrzeuges abzubremsen brauchen bzw. als Notbremse dienen.
  • Die Abbremsung der Fahrzeuge über den größten Teil des Geschwindigkeitsbereiches mit Hilfe der Fahrmotoren hat verschiedene Vorzüge gegenüber anderen Bremsverfahren, z. B. eine Ersparnis an Bremsklötzen und Radbandagen, die Verhütung von metallischem Bremsstaub usw. Außerdem ist die elektrische Kurzschlußbremse einfach in der Bedienung, billig in der Anschaffung und im allgemeinen auch unabhängig vom Vorhandensein der Fahrdrahtspannung. Die für das Fahren ohnehin vorhandene Steuerung, beispielsweise der Fahrschalter, bedarf für die elektrische Bremsung nur weniger zusätzlicher Schaltelemente. Die vorhandenen Schaltmittel im Fahrschalter, die Fahrmotoren und der Anfahrwiderstand werden einfach nach der Abschaltung des Fahrstromes umgeschaltet und zur Bildung und Regelung des Kurzschlußbremsstromkreises benutzt. Üblicherweise wird die elektrische Bremse beispielsweise durch den handbedienten Fahrschalter so betätigt, daß die Fahrkurbel von der Fahrschalter-Nullstellung aus in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird wie zur Herstellung der Fahrschaltung. Wird beispielsweise der Fahrschalter bei Fahrt im Uhrzeigersinn gedreht, so wird er beim Bremsen entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn geschaltet.
  • Die selbsterregte Kurzschlußbremse hat aber folgenden Nachteil: Die auf Grund der Remanenz vorhandene Anfangsspannung derAnker der zum Bremsen benutzten Fahrmotoren ist verhältnismäßig klein. Dies kann bei einem großen Widerstand im Bremsstromkreis dazu führen, daß sich die Fahrmotoren nicht erregen. Die Ankerspannung kann beispielsweise bei einem längeren Auslauf der Fahrmotoren am Schluß nur mehr einige Volt betragen. Sind dann die Übergangswiderstände an den Schaltelementen beispielsweise infolge von Oxydation, kleinen Schmelzperlen od. dgl. groß, so ist die vorhandene kleine Ankerspannung oftmals nicht in der Lage, diese schlecht leitenden Kontaktstellen zu durchschlagen, und es kommt dann zum Versagen der elektrischen Bremse.
  • Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil der selbsterregten Kurzschlußbremse bei einer Fahrschaltersteuerung für elektrische Triebfahrzeuge, insbesondere bei einer unmittelbar von Hand betätigten Starkstrom-Fahrschaltersteuerung für Straßenbahntriebwagen oder Oberleitungsomnibusse, mit Gleichstrommotoren, die zur Abbremsung der Fahrzeuge in selbsterregter Kurzschlußbremsschaltung benutzt werden, dadurch, daß in der betriebsmäßigen Auslaufstellung (Stellung »Aus«) die Fahrmotoren auf Selbsterregung durch die abklingende Ankerspannung geschaltet werden.
  • Die Erfindung sei nachfolgend an Hand der Fig. z, 2 und 3 der Zeichnung beispielsweise näher beschrieben.
  • Fig. x zeigt beispielsweise den Verlauf der Ankerspannung eines zum Bremsen benutzten Fahrmotors in Abhängigkeit von der Auslaufzeit des Motors. Hierbei sind die Ankerspannung E als Ordinate und die Auslaufzeit t als Abszisse aufgetragen.
  • Bei neuzeitlichen Fahrschaltern dauert der Löschvorgang beim Abschalten des Fahrstromes von Reihenschlußmotoren mit bei Straßenbahnen üblichen Leistungen etwa 1/1o Sekunden, d. h., vom Anfang der Kontaktöffnung (Zeitpunkt t1 der Fig. z) bis zum Abklingen des Stromes auf den Wert J = o (Zeitpunkt t2). In dem Zeitpunkt t2 hat die Ankerspannung E (J = o) einen Wert von etwa der halben Netzspannung EN und sinkt dann in weniger als 1/1o Sekunde auf etwa ein Drittel bis ein Viertel der Netzspannung EN. Sie klingt dann langsamer ab und beträgt nach weiteren 0,5 Sekunden etwa noch ein Fünfundzwanzigstel des Wertes der Netzspannung EN. Bei längerem Auslauf der Fahrmotoren vor dem Einsetzen der Bremsung sinkt die Spannung am Anker (Remanenzspannung) ganz allmählich dann noch etwas weiter ab.
  • Diese Tatsache macht sich die Erfindung zunutze in der Erkenntnis, daß man den elektrischen Kurzschlußbremsstromkreis nicht erst dann bilden und erregen muß, wenn die Bremsung einsetzen soll, beispielsweise nach mehreren Sekunden Auslaufzeit, also bei kleinster Remanenzspannung, sondern unmittelbar nach Ausschaltung des Fahrstromes, wenn die Ankerspannung noch einen Wert aufweist, der etwa bei der Hälfte, einem Viertel oder einem Fünftel der Netzspannung EN liegt. Diese Spannung ist dann in der Lage, sämtliche Widerstände im Bremsstromkreis einschließlich der von Fall zu Fall sehr verschiedenen Übergangswiderstände an den Fahrschalter-Kontaktstellen zu überwinden. Sieht man dann noch einen zusätzlichen Widerstand vor, der mit den Bremsstufenwiderständen (dem Anfahrwiderstand) in Reihe liegt, dann kann der Strom in dem unmittelbar nach Ausschaltung des Fahrstromes gebildeten Bremsstromkreis auf so geringen Werten gehalten werden, daß eine merkliche Verzögerung des Fahrzeuges im Auslauf trotz der Selbsterregung der Fahrmotoren nicht stattfindet. Andererseits verschwindet aber auch der Bremsstrom bei den in FragekommendenGeschwindigkeitennichtmehr,sodaß gewünschtenfalls die selbsterregte elektrische Bremse sofort in volle Wirksamkeit gesetzt werden kann.
  • Damit die Bremskraft in der Selbsterregungsstellung wegen der verhältnismäßig hohen Selbsterregungsspannung nicht zu groß wird und zu plötzlich einsetzt, können auch noch andere Mittel, beispielsweise eine Feldschwächung der Fahrmotoren mittels eines Parallelwiderstandes verwendet werden. In manchen Fällen wird es zur Erzielung schnellster und kräftiger Anregung der Kurzschlußbremsselbsterregung auch vorteilhaft sein, kurzzeitig auf den Bremswiderstand zu schalten, der in der ersten Bremsstufe eingeschaltet ist, und erst bei erreichter Auslaufstellung den Zusatzwiderstand einzuschalten. Zweckmäßig wird der Selbsterregungsstrom über einen größeren Geschwindigkeitsbereich konstant gehalten. Als Bremszusatzwiderstand wird mit Vorteil ein Eisen-Wasserstoff-Widerstand verwendet, dessen Widerstandswert mit zunehmendem Strom ansteigt.
  • Die Fig. 2 und 3 zeigen, in welcher Weise die Selbsterregung beispielsweise eingeschaltet werden kann. In den Fig. 2 und ,3 sind handbetätigte Starkstromfahrschalter schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 2 den bisher üblichen Fahrschalter und Fig.3 beispielsweise einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Fahrschalter.
  • F sind die Fahrstufen und B die Bremsstufen. Zwischen den Fahrstufen F und den Bremsstufen B war bisher die betriebsmäßige Nullstellung N vorgesehen. Gemäß der Erfindung wird zweckmäßigerweise diese bisherige Nullstellung, wie in Fig. 3 dargestellt ist, als Selbsterregungs-Bremsstellung VE ausgebildet. Dann wird die bisher allgemein übliche Betätigungsweise des Fahrschalters für den Fahrer nicht geändert.
  • Bei Fahrzeugen mit zwei Führerständen wird man die Stellung zur Außerbetriebsetzung des Fahrschalters so ausbilden wie die bisherige Nullstellung und entweder bei A1 (Fig. 3) oder bei A2 vorsehen, d. h. also entweder zwischen der ersten Fahrstellung F1 und der Selbsterregungs-Bremsstellung VE oder hinter der letzten Bremsstufe B5.
  • Erwähnt sei noch, daß in letzter Zeit Steuerungen für Triebfahrzeuge mit selbsttätig betätigtem Fahr-und Bremsschaltwerk bekanntgeworden sind, bei denen während des Auslaufes zur Vorerregung der Fahrmotoren ein gleichzeitig fremd- und selbsterregter Bremsstromkreis gebildet wird und gleichzeitig eine Voreinstellung des Bremsschaltwerkes auf eine der jeweiligen Geschwindigkeit entsprechenden Schaltstufe vorgenommen wird.
  • Diese Vorerregung der Fahrmotoren und Voreinstellung des Bremsschaltwerkes dient aber bei diesen bekannten Steuerungen anderen Zwecken als bei der erfindungsgemäßen Fahrschaltersteuerung. Bei solchen selbsttätig bewegten Bremsschaltwerken ist es nämlich beispielsweise von erheblicher Wichtigkeit, daß bei den verschiedensten Geschwindigkeiten des Triebwagens erreicht wird, daß die j e nach der Geschwindigkeit verschieden langen Durchlaufzeiten des Schaltwerkes zwischen dem Einschalten und dem Wirksamwerden der Kurzschlußbremsung vermieden werden. Ferner soll bei diesen bekannten selbsttätig bewegten Bremssteuerungen verhindert werden, daß beim Erreichen derjenigen Stufe, die der jeweiligen Geschwindigkeit entspricht, das bis dahin schneller laufende Schaltwerk über diese Stufe zu schnell hinwegläuft und zu Bremsstößen oder zum Blockieren der Räder führt. Die durch die Vorerregung der Fahrmotoren bei diesen bekannten Steuerungen zu lösende Aufgabe ist also von der durch die erfindungsgemäße Steuerung zu lösenden Aufgabe wesentlich verschieden. Bei diesen bekannten, mittelbar betätigten Steuerungen dient die Vorerregung der Fahrmotoren zur Voreinstellung des Bremsschaltwerkes und nicht zur Erhöhung der Sicherheit des Eintrittes der Kurzschlußbremsung, da dieser ja zu jeder Zeit durch die vorhandene Fremderregung der Fahrmotoren erzwungen wird.
  • Der Vorzug der erfindungsgemäßen Steuerung besteht aber gerade darin, daß einerseits ein rasches Einsetzen des Bremsvorganges ermöglicht wird und andererseits eine Fremderregung der Fahrmotoren nicht erforderlich ist. Die Vermeidung einer Fremderregung und damit einer Fremdstromquelle, wie beispielsweise einer Batterie oder eines Umformers, ist gerade beispielsweise bei Straßenbahnen und ähnlichen Fahrzeugen sehr wesentlich, da bei solchen Fahrzeugen die Anschaffungskosten und insbesondere die Kosten für die Instandhaltung von Fremdstromquellen bei einem großen Wagenpark von ausschlaggebender Bedeutung sein können.
  • Von einer Fahrschaltersteuerung, insbesondere für Straßenbahntriebwagen und ähnliche Fahrzeuge, wird im übrigen folgendes gefordert: Einfachheit im Aufbau, geringer Bedarf an Ersatzteilen, Vermeidung von Teilen, die ständiger Pflege und Überwachung bedürfen (z. B. von Batterien), ferner Vermeidung eines unwirtschaftlichen Stromverbrauches, größte Betriebssicherheit selbst bei längeren Abständen zweier Revisionen und nicht zuletzt Einfachheit der Bedienung. Diese soll durch Kurbeln (bzw. Fußhebel) möglichst unmittelbar erfolgen (bei in der Wagenmitte angeordneten Fahrschaltern kann deren mechanischer Antrieb über eine Hohlwelle od. dgl. erfolgen). Alle diese Forderungen erfüllt die Erfindung restlos.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Fahrschaltersteuerung für elektrische Triebfahrzeuge, insbesondere unmittelbar von Hand betätigte Starkstromfahrschaltersteuerung für Straßenbahntriebwagen oder Oberleitungsomnibusse mit Gleichstrommotoren, die zur Abbremsung der Fahrzeuge in selbsterregter Kurzschluß-Bremsschaltung benutzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der betriebsmäßigen Auslaufstellung (Stellung »Aus«) die Fahrmotoren auf Selbsterregung durch die abklingende Ankerspannung geschaltet werden.
  2. 2. Fahrschaltersteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung »Selbsterregung« (VE) zwischen den Fahrstufen (F) und den Bremsstufen (B) angeordnet ist.
  3. 3. Fahrschaltersteuerungnach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung zur Außerbetriebsetzung (A1), also die Abzugsstellung für die Betätigungselemente, zwischen den Fahrstufen (F) und der Selbsterregungsstellung (VE) angeordnet ist. q..
  4. FahrschaltersteuerungnachAnspruchioder2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung (A Z) zur Außerbetriebsetzung der Betätigungselemente hinter der letzten Bremsstellung (B,) angeordnet ist.
  5. 5. Fahrschaltersteuerung nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Selbsterregungsbremse die zur Bildung der Kurzschlußbremse vorhandenen Schaltelemente benutzt werden.
  6. 6. Fahrschaltersteuerung nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbsterregung der Fahrmotoren unmittelbar nach Abschaltung des Fahrstromes durch die Bildung der selbsterregten Kurzschlußbremsschaltung erzielt wird, und daß Maßnahmen getroffen werden, den in der Selbsterregungsstufe auftretenden Bremsstrom zu begrenzen.
  7. 7. Fahrschaltersteuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzung durch Einschaltung eines Bremszusatzwiderstandes, durch Parallelwiderstände zur Feldwicklung der Fahrmotoren oder durch beide Maßnahmen zugleich bewirkt wird. B. Fahrschaltersteuerung nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Höchstwert des Kurzschlußselbsterregungsbremsstromes so bemessen ist, daß bei der Selbsterregung keine nennenswerte Bremsung des Fahrzeuges eintritt. g. Fahrschaltersteuerung nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Selbsterregungsstrom über einen größeren Geschwindigkeitsbereich annähernd konstant gehalten wird. , io. Fahrschaltersteuerung nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bremszusatzwiderstand vorgesehen ist, dessen Widerstand nach Art der Eisen-Wasserstoff-Widerstände mit zunehmendem Strom stark ansteigt. ii. Fahrschaltersteuerung nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Selbsterregungsstellung die Bremsschaltung kurzzeitig auf einen kleineren Ohmwert des Bremswiderstandes geschaltet ist als in der Selbsterregerstufe.
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