DE977333C

DE977333C - Fahr- und Bremssteuerung fuer elektrische Triebfahrzeuge mit vier Halbspannungs-Fahrmotoren und mit je einem Widerstand fuer jeden Fahrmotor

Info

Publication number: DE977333C
Application number: DEL9046A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr-Ing Blaufuss
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1951-05-20
Filing date: 1951-05-20
Publication date: 1965-12-16

Description

Fahr- und Bremssteuerung für elektrische Triebfahrzeuge mit vier Halbspannungs-Fahrmotoren und mit je einem Widerstand für jeden Fahrmotor Es ist eine Steueranordnung für Motoren elektrisch angetriebener Fahrzeuge bekannt, bei welcher die Motoren auch zum Bremsen in Kurzschlußbremsschaltung dienen. Vier Motoren sind in zwei Gruppen von je zwei Motoren unterteilt, und jeder Gruppe ist ein Widerstandssatz zugeordnet. Im Bremsbetrieb bestehen zwei getrennte Kreise, und in jedem Bremskreis arbeitet jeweils eine Motorgruppe mit dem zugehörigen Widerstandssatz, welcher voll wirksam ist. Durch die Verwendung zweier getrennter Bremskreise wird die Sicherheit erhöht, da bei Ausfall eines Motors oder Widerstandes die Bremswirkung des anderen Kreises zur Verfügung steht. Da der für die Bremsung erforderliche Ohmwert höher ist als der für das Anfahren benötigte, benutzt die bekannte Steuerung in Anfahrstellungen nur Teile des beim Bremsen verwendeten Widerstandsmaterials. Die Anordnung ist so getroffen, daß jeder Bremswiderstand in drei Teile geteilt ist, von denen einer bei Reihenfahrt und einer bei Parallelfahrt der Motoren wirksam ist, während der dritte Teil des Widerstandes in allen Anfahrschaltungen unwirksam bleibt. Durch Verwendung verschiedener Widerstandssätze bei Reihen- und Parallelfahrt wird die Erwärmung der einzelnen Widerstände vermindert. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine erheblich intensivere Ausnutzung der Widerstände während der Anfahrt. Die Fahr- und Bremssteuerung für elektrische Fahrzeuge, bei denen vier Halbspannungsmotoren mit je einem Bremswiderstand ausgerüstet sind, hat erfindungsgemäß das Kennzeichen, daß die beim Bremsen mit den Motoren zu vier in sich geschlossenen Kurzschlußbremskreisen zusammengefaßten Widerstände beim Anfahren je zwei zueinander parallel geschaltet als Anfahrwiderstände dienen. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, bei einer Fahr- und Bremssteuerung genannter Art das in getrennten Kurzschlußbremskreisen benutzte Widerstandsmaterial auch beim Anfahren voll einzusetzen, und zwar dadurch, daß der Ohmwert des Widerstandssatzes durch Parallelschaltung auf den für das Anfahren erforderlichen Wert herabgesetzt wird. Zur Vernichtung der Verlustleistung steht also der gesamte Bremswiderstand zur Verfügung. Daher wird durch die gleichmäßige Verteilung der Verlustleistung das gesamte Widerstandsmaterial voll ausgenutzt und eine sparsame Bemessung erzielt. Darüber hinaus besteht hierbei die Möglichkeit, die Widerstandszusammenstellung und Widerstandsstufung bei der Anfahrt in der Reihen- und in der Parallelschaltung der Motorgruppen beibehalten zu können, was einen zusätzlichen Vorteil hinsichtlich sonst benötigter Schaltstellen in den Steuergeräten mit sich bringt.
Die Erfindung geht also einen Weg, welcher dem der eingangs beschriebenen Steueranordnung genau entgegengesetzt ist: Es werden nicht Widerstandsteile während bestimmter Anfahrvorgänge aus der Schaltung herausgenommen, sondern, im Gegenteil, sämtliches vorhandene Widerstandsmaterial wird für die Anfahrschaltungen eingesetzt.
Es ist seit jeher bekannt, sämtliche beim Bremsen benutzte Widerstände in der Anfahrschaltung zu verwenden, doch geschieht dies durch Reihenschaltung der Widerstandssätze. Die vorliegende Erfindung hat demgegenüber das besondere Merkmal, daß in getrennten Bremskreisen wirksame Widerstände beim Anfahren parallel zueinander liegen.
Es ist auch eine Bremsschaltung mit mehr als zwei Motoren bekanntgeworden, bei welcher j e ein Motor in einem gesonderten Bremskreis angeordnet ist, doch läßt diese Steuerung keine Schlüsse auf die Anfahrschaltung zu; jedenfalls ist eine Parallelschaltung der Widerstände beim Anfahren nicht zu erkennen.
Die schon angedeutete weitere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, die Widerstandsgruppen, welche aus den im Anfahrbetrieb parallel zueinander liegenden Widerstandssätzen bestehen, ständig an einem Ende zusammengeschaltet zu belassen. Hierdurch ergibt sich auf einfache Weise die schon zitierte weitere Vereinfachung der Steuergeräte, denn inxt dieser Maßnahme wird die erfindungsgemäß verbesserte Ausnutzung der Widerstände ohne zusätzliche Schaltelemente, d. h. also praktisch kostenlos, erzielt. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. i die Schaltung beim Anfahren in Reihenschaltung und Fig. 2 die Schaltung beim Anfahren in Parallelschaltung; in Fig.,3 ist die Schaltung bei der Kurzschlußbremsung unter Berücksichtigung der räumlichen Verteilung der Motoranker und -feldwicklungen bzw. der Widerstandssätze dargestellt.
Eine vereinfachte und übersichtlichere Darstellung der Kurzschlußbremsschaltung ist in Fig. q. gezeigt.
Beim Anfahren in Reihenschaltung sind die Anker der Motoren, ihre Feldwicklungen und die Widerstandssätze gemäß Fig. i geschaltet. Die Motoranker- bzw. Feldwicklungen liegen in Reihe mit Widerständen R1 bis R4, von denen j e zwei zueinander parallel geschaltet sind. Allerdings sind die Feldwicklungen vertauscht, so daß auf den Anker A1 des ersten Motors die Feldwicklung F2 des zweiten Motors folgt, usw. Je zwei der Widerstandssätze, z. B. R1 und R2, sind untereinander parallel geschaltet und werden von gemeinsam bewegten, nicht näher bezeichneten Bürsten bestrichen. Die beiden auf diese Weise entstandenen Widerstandsgruppen sind untereinander in Reihe geschaltet. Der Strom durchfließt zunächst den Anker A1 des ersten Motors, dann die zu dem zweiten Motor gehörende Feldwicklung F2, hierauf die zu dem ersten Motor gehörende Feldwicklung F1 und schließlich den Anker A2 des zweiten Motors. Sinngemäß wiederholt sich dieser Stromlauf in der zweiten Motorgruppe. Die Widerstandssätze R1 bis R4, die beispielsweise durch Kontaktbahnen geschaltet werden, liegen schaltungsmäßig zwischen den beiden Motorgruppen. Die beiden Widerstandsgruppen R1, R2 bzw. R3, R4 sind an einem Ende zusammengeschaltet, und die Schleifbürsten stehen bei Beginn der Anfahrt in Reihenschaltung an den entgegengesetzten Enden. Die Bürsten werden in der durch Pfeile gekennzeichneten Richtung aufeinander zu bewegt, wobei die Widerstände allmählich verringert werden.
Nach Beendigung der Anfahrt in Reihenschaltung wird durch nicht dargestellte Schaltungselemente, z. B. Nockenschalter od. dgl., die in Fig. 2 dargestellte Schaltung hergestellt, wobei die beiden Motorgruppen unter Vorschaltung je einer Widerstandsgruppe zueinander parallel geschaltet sind. Bei Übergang auf Parallelschaltung während der Anfahrt wird die Verbindung zwischen den beiden Widerstandsgruppen R1, R2 bzw. R3, R4 aufgetrennt, und statt dessen werden die anderen Enden j e zweier Widerstände miteinander verbunden und an den Fahrdräht einerseits bzw. an Erde andererseits angeschaltet. Die Bürsten stehen also bei Übergang auf die Parallelschaltung in der in Fig. 2 gezeichneten Stellung, d. h., die Widerstände sind im Augenblick der Umschaltung voll eingeschaltet. Von dieser Stellung ausgehend werden die Bürsten in Pfeilrichtung im Sinne abnehmender Widerstandswerte bewegt. Dadurch werden die Widerstände allmählich abgeschaltet, bis das Fahrzeug seine volle Geschwindigkeit hat.
Die Schaltung beim Bremsen, die wiederum unter Verwendung von Nockenschaltern od. dgl. hergestellt wird, ist in Fig. 3 dargestellt. In Fig. q. ist dieselbe Schaltung in etwas anderer Form nochmals gezeigt, um die Zusammenhänge besser erkennen zu lassen. Es werden zwei Stromkreise gebildet, deren jeder zwei Motoren und zwei Widerstandssätze in Reihenschaltung enthält. Außerdem ist jeder Stromkreis durch Querverbindungen Q1 bzw. Q2 nochmals unterteilt, so daß insgesamt vier Stromkreise entstehen, deren jeder je einen Motor und einen Widerstandssatz enthält. Alle vier Stromkreise werden durch eine Querverbindung Q3 zusammengeschaltet. Solange alle Motorstromkreise in Ordnung sind, werden jeweils zwei Motoren in Reihenschaltung vom Bremsstrom durchflossen. Die Querverbindungen Q1 und Q2 sind dabei stromlos. Tritt jedoch an einem der Motoren, beispielsweise Ml, eine Störung auf, wird also z. B. sein Stromkreis durch ein Überstromschütz od. dgl. unterbrochen, so daß dieser Motor für die Bremsung ausfällt, dann fließt der Bremsstrom des Motors 2 über die Querverbindung Q1, und die Bremskraft des Motors :2 bleibt voll aufrechterhalten. Der von den Motoren 3 und q. gebildete Stromkreis bleibt vom Ausfall des Motors i völlig unberührt. Die Bremsung des Fahrzeugs erfolgt somit auch bei Ausfall eines Motors mit drei Vierteln der ursprünglichen Bremskraft.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Fahr- und Bremssteuerung für elektrische Fahrzeuge, bei denen vier Halbspannungsmotoren mit je einem Bremswiderstand ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Bremsen mit den Motoren zu vier in sich geschlossenen Kurzschlußbremskreisen zusammengefaßten Widerstände beim Anfahren je zwei zueinander parallel geschaltet als Anfahrwiderstände dienen.
2. Steuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Widerstandsgruppen (R1, R2 bzw. R3, R4) ständig an einem Ende zusammengeschaltet sind.
3. Steuerung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Widerstandsgruppen bei Fahrt in Reihenschaltung der Motoren an ihren zusammengeschalteten Enden miteinander verbunden sind. q..
Steuerung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei übergang auf Parallelschaltung der Motoren während der Anfahrt die in der Reihenschaltung notwendige Verbindung zwischen den beiden Widerstandsgruppen aufgetrennt und statt dessen die anderen Enden je zweier Widerstände miteinander verbunden und an den Fahrdraht einerseits bzw. an Erde andererseits angeschaltet werden.
5. Steuerung nach den Ansprüchen z bis 4. bei Verwendung von Schleifbürsten auf den Widerständen, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben bei Beginn der Anfahrt in Reihenschaltung jeweils an demjenigen Ende der zugehörigen Widerstandsgruppe stehen, welches dem zusammengeschalteten Ende entgegengesetzt ist.
6. Steuerung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anfahren in Reihenschaltung zwei Motorgruppen gebildet werden, die untereinander in Reihe an der Fahrdrahtspannung liegen und deren jeder Anker und Feldwicklungen zweier Motoren in vertauschter Reihenfolge (Al, F2, F1, A2 bzw. A3, F4, F3, A4) sowie die beiden zugehörigen Widerstandsgruppen (R1, R2 bzw. R3, R4) enthält.
7. Steuerung nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kurzschlußbremsung vier Stromkreise gebildet werden, deren jeder Anker und Feldwicklung eines Motors sowie einen der Widerstandssätze enthält, und daß alle vier Stromkreise durch elektrische Querverbindungen (Q1 bis Q3) zusammengeschaltet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 41 1 112, 41 2 5 11, 703 665, 735 966; österreichische Patentschrift Nr. h9602; ETZ, 6o (i939), S. 3 i i ff. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 968 9o6.