DE971454C

DE971454C - Gleichstrom-Bremsschaltung zur Nutzbremsung fuer Umformer-Lokomotiven

Info

Publication number: DE971454C
Application number: DEB16813A
Authority: DE
Inventors: Karl Mohrdieck
Original assignee: BROWN
Current assignee: BROWN
Priority date: 1951-09-19
Filing date: 1951-09-19
Publication date: 1959-01-29

Description

Gleichstrom-Bremsschaltung zur Nutzbremsung für Umformer-Lokomotiven Bei Schaltungen für die Nutz- oder Widerstandsbremsung von Fahrzeugen ist es notwendig, die Klemmenspannung der Fahrmotoren und damit den Bremsstrom zu begrenzen. Bei Verwendung von generatorisch arbeitenden Verbundmotoren ist es bekannt, zu diesem Zweck das Feld durch den in der Reihenwicklung fließenden Strom zu schwächen. Sinkt hierbei die Drehzahl, so muß sich bei konstanter Fahrdrahtspannung eine stärkere Gesamtfelderregung einstellen. Dabei wird im allgemeinen das Drehmoment steigen, obwohl sich ein kleinerer Ankerstrom einstellt.
Die gleiche Wirkung wird in ebenfalls bekannter Weise dann erzielt, wenn man den Fahrmotor mit nur einer Feldwicklung versieht und diese mit einer konstanten Spannung, z. B. von einer Erregermaschine oder einer Batterie, speist und sowohl diesen Erregerstrom als auch den vom Fahrmotoranker abgegebenen Strom in gleicher Richtung über einen gemeinsamen Widerstand führt, so daß sich Anker und Erregerstrom gegenseitig beeinflussen.
Von dieser Schaltungsart wird bei Gleichstrom-Lokomotiven oder -Triebwagen gelegentlich Gebrauch gemacht, wenn mit Stromrückgewinnung gebremst werden soll. Grundsätzlich ist die gleiche Schaltung auch für Umformerlokomotiven geeignet, bei welchen eine Gleichstrom-Gleichstrom- oder auch eine Wechselstrom-Gleichstrom-Umformung stattfindet. Anwendbar sind hierbei die verschiedensten Umformersysteme, beispielsweise nach Della-Riccia, Ward Leonard u. a.
Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten ergibt sich ein hoher Ankerstrom bei schwacher Felderregung und somit ein starker Einfluß der Ankerrückwirkung, was die Stromwendung erschwert. Das gilt besonders bei Bahnen mit hoher Fahrdrahtspannung, w o an und für sich die Auslegung des Stromwenders Schwierigkeiten macht.
Bei den bisher bekannten Schaltungen mit veränderlicher Motorklemmenspaltung haben die für jeweils eingestellte konstante Spannung geltenden Bremskraftgeschwindigkeitskurven gleiches Bremskraftmaximum. Bei mittleren und kleineren Klemmenspannungen bzw. Geschwindigkeiten könnten ohne Konzmutierungsschwierigkeiten aber auch größere Bremskräfte zugelassen werden und oft sind diese sehr erwünscht mit Rücksicht auf die Bremsung in vorkommenden starken Gefällen.
Es wird deshalb eine Gleichstrom-Bremsschaltung zur Nutzbremsung für Umformer-Lokomotiven vorgeschlagen, die es dem Führer unmöglich macht, die Kommutierungsgrenze der Motoren -oder des Umformers zu überschreiten, andererseits aber bei kleinen Geschwindigkeiten eine äußerst kräftige Bremsung zuläßt, wie es beispielsweise durch die Bremskennlinien gemäß der Fig. i der Zeichnung dargestellt ist. Dies wird gemäß der Erfindung unter Verwendung von Verbundwiderständen bzw. Verbundwicklungen durch eine Schaltung erreicht, bei welcher die Erregung der als Generator wirkenden Fahrmotoren über die Verbundwiderstände bzw. Verbundwicklungen von dem durch den Umformer unmittelbar in die Fahrleitung- .zurückgelieferten Strom beeinflußt wird. Zwecks Beschränkung dieses Stromes wird gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung die Erregung der Fahrmotoren außerdem von der Potentialdifferenz an den Zuleitungen zum Maschinensatz beeinflußt.
Hierbei kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der in den Leitungen vom Umformersatz zum Fahrdraht fließende Strom über einen Widerstand ohne oder mit Induktivität geleitet werden, der gleichsinnig auch den von einer Stromquelle konstanter Spannung, beispielsweise einer Batterie oder einer Erregermaschine, gelieferten Erregerstrom der Fahrmotoren führt.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Schaltung auch so gewählt werden, daß die Fahrmotoren Verbundwicklungen aufweisen, deren einer Wicklungsteil, beispielsweise die Nebenschlußwicklungen, konstant erregt wird, während der andere Wicklungsteil, die Hauptschlußwicklungen, vom generatorisch erzeugten Strom gespeist wird und dem ersten Teil entgegenwirkt.
Handelt es sich um Umformer-Lokomotiven, bei welchen die Feldwicklungen der Fahrmotoren von einer Erregermaschine gespeist werden, dann läßt sich die erfindungsgemäße Schaltung auch in der Weise- verwirklichen, daß die Felderregung der Erregermaschine von der Potentialdifferenz an den Zuleitungen des Maschinensatzes abhängig gemacht wird.
Hierfür ergeben sich zunächst drei verschiedene Möglichkeiten, beispielsweise mit Hilfe eines Reglers oder Relais oder auch einer Hilfsstromquelle konstanter Spannung, welche die Felderregung des Erregergenerators über einen Abschnitt eines Spannungsteilers ohne oder mit Induktivität speist, wobei der Spannungsteiler außerdem an die Leitungen vom Maschinensatz zum Fahrdraht angeschlossen ist. Eine weitere Möglichkeit ergibt sich dadurch, daß die Spannung der Hilfsmaschine unmittelbar von der Potentialdifferenz an den Klemmen des Maschinensatzes bzw. der Fahrdrahtspannung abhängig gemacht wird.
Es sind aber ohne weiteres noch andere Ausführungsmöglichkeiten denkbar, welche sich des grundsätzlichen Erfindungsgedankens der Beeinflussung der Felderregung der Fahrmotoren durch den zurückgelieferten Lokomotivstrom bedienen.
In den Fällen, in denen die Fahrleitung nicht fähig zur. Aufnahme eines Rückstromes ist, würde man auch-hier an ihre Stelle einen Bremswiderstand setzen, wie dies an sich bei Nutzbremsschaltungen allgemein üblich ist, um die Bremsung sicherzustellen.
In den Zeichnungen sind zwei Schaltungen als Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellt. Fig. i zeigt die schon erwähnten Kennlinien, Fig. 2 die Anwendung der Erfindung bei einem Umformeraggregat nach dem Della-Riccia-System und Fig. 3 die erfindungsgemäße Schaltung bei Anwendung von Verbundmotoren, ebenfalls mit Della-Riccia-Umformer.
In Fig. i ist die Abhängigkeit des Drehmoments Md von der Drehzahl der Fahrmotoren bei verschieden eingestellten Klemmenspannungen dargestellt.
In Fig. 2 sind Ui bis U4 die Umformeranker des Della=Riccia-Systems, A1. bis A4 die Anker der Fahrmotoren.. 1,i-2,2 ist ein doppelpoliger Umschalter zum wahlweisen Anschalten der Fahrmotoren an den Umformersatz. E ist eine Erregermaschine für die Fahrmotorfelder. FE ist die Feldwicklung dieser Erregermaschine, S ein Spannungsteiler und B eine Batterie. W ist ein Widerstand ohne oder mit Induktivität, durch den der Erregerstrom und der in die Fahrleitung gelieferte Strom des Umformersatzes in gleichem Sinne fließen.
Dieser Widerstand W ist bei der Schaltung nach Fig. 2 aus Zweckmäßigkeitsgründen in den geerdeten Anschluß des Umformersatzes eingeschaltet, der von dem in die Fahrleitung oder in einen Bremswiderstand zurückgespeisten Strom durchflossen wird.
Die gleiche Wirkung läßt sich auch erzielen, wenn entsprechend Fig. 3 Verbundmotoren mit den Ankern A1 bis A4, den Nebenschlußfeldern Fi bis F4 und den Reihenschlußfeldern F1 bis F4 angewendet werden, deren Nebenschlußwicklungen z. B. über einen Widerstand R von der Fahrleitung aus gespeist werden, während die Reihenschlußwicklungen von dem in die Fahrleitung zurückgelieferten Strom des Umformers Ui bis U4 in feldschwächendem Sinne durchflossen sind.
Die beiden Ausführungen setzen voraus, daß die Fahrdrahtspannung konstant ist. Wenn aber die Fahrdrahtspannung schwankt, ist die Bremsleistung nicht mehr dem vom Umformer in die Fahrleitung gelieferten Strom proportional. Da der zurückfließende Strom über die Fahrleitung fortgeleitet werden muß, entsteht ein Spannungsabfall in der Fahrleitung, der eine erhebliche Spannungssteigerung am Stromabnehmer der Lokomotive zur Folge haben kann. Dies bedeutet dann eine erhöhte Stromwenderbeanspruchung der Fahrmotoren und auch des Umformers.
Deshalb ist gemäß Fig. 2 die Erregung der Erregermaschine E durch Beeinflussung des Stromes in ihrer Feldwicklung FE von der Potentialdifferenz an den Zuleitungen des Umformersatzes Ui bis U4 abhängig gemacht. Zu diesem Zweck ist der Erregerstrom der Feldwicklung FE, der z. B. aus der Batterie B entnommen wird, über den Spannungsteiler S geführt, der gleichzeitig und im gleichen Sinne entweder, wie gestrichelt dargestellt, aus der Fahrleitung oder auch, wie strichpunktiert angedeutet, von einer Hilfsmaschine H, deren Spannung von der Potentialdifferenz an den Zuleitungen des Umformersatzes Ui bis U4 abhängig ist, gespeist wird.
Diese Hilfsmaschine H kann z. B. vom Della-Riccia-Umformer aus angetrieben werden. Die Drehzahl des Umformers ist in gewissem Rahmen von der Fahrdrahtspannung abhängig, so daß auch die Drehzahl der Hilfsmaschine H die Schwankungen der Fahrdrahtspannung zum Teil mitmacht. Die Folge ist eine entsprechende Schwankung der Klemmenspannung dieser Hilfsmaschine. Beide Schaltungen bewirken, daß der Erregerstrom in der Feldwicklung FE der Erregermaschine bei ansteigender Fahrdrahtspannung sinkt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beiden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele, vielmehr sind auch noch andere Schaltungen, insbesondere bei den erwähnten Umformersystemen, denkbar, welchen der gleiche Erfindungsgedanke zugrunde liegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gleichstrom-Bremsschaltung zur Nutzbremsung für Umformer-Lokomotiven unter Verwendung von Verbundwiderständen bzw. Verbundwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Fahrmotoren über die Verbundwiderstände bzw. Verbundwicklungen von dem durch den Umformer unmittelbar in die Fahrleitung zurückgelieferten Strom beein, flußt wird. z. Bremsschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Fahrmotoren außerdem von der Potentialdifferenz an den Zuleitungen de,; Umformersatzes oder Umformermotors beeinflußt wird. 3. Bremsschaltung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Leitungen vom Umformersatz zum Fahrdraht fließende Strom über einen Widerstand ohne oder mit Induktivität geleitet ist, der gleichsinnig auch den von einer Stromquelle konstanter Spannung entnommenen Erregerstrom der Fahrmotoren führt. 4. Bremsschaltung nach Anspruch i und 2 unter Verwendung von Verbundmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Wicklungsteil, beispielsweise die Nebenschlußwicklungen, der Verbundmotoren konstant erregt ist, während der andere Wicklungsteil, beispielsweise die Reihenschlußwicklungen, vom generatorisch erzeugten Strom gespeist wird und dem ersten Wicklungsteil entgegenwirkt. 5. Bremsschaltung nach Anspruch i und 2 mit Erregung der Feldwicklung der Fahrmotoren von einer Erregermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Felderregung der Erregermaschine von der Potentialdifferenz an den Zuleitungen des Maschinensatzes abhängig gemacht wird. 6. Bremsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Felderregung der Erregermaschine Regler oder Relais verwendet werd; n. 7. Bremsschaltung nach Anspruch 5 mit Felderregung der Erregermaschine von einer Stromquelle konstanter Spannung aus, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklung der Erregermaschine über den Abschnitt eines Spannungsteilers ohne oder mit Induktivität gespeist wird, wobei der Spannungsteiler außerdem an den Leitungen vom Maschinensatz zum Fahrdraht angeschlossen ist. B. Bremsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Felderregung der Erregermaschine eine Hilfsmaschine dient, deren Spannung von der Potentialdifferenz an den Klemmen des Maschinensatzes bzw. von der Fahrdrahtspannung abhängig ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 683 409, 710 074, 741 282, 541 914 schweizerische Patentschrift Nr. 241 135; USA.-Patentschrift Nr. 2 546 023; Zeitschrift »Elektrische Bahnen«, 1933, S. 28 ff-; 1936, Ergänzungsheft, S. 69; Buch von Grünholz: »Elektrische Vollbahnlokomotiven.«, 1930, S. 308, 309, 311 bis 315.