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Publication number: DEA0009545MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 4. März 1941 Bekanntgemacht am 29. November 1956Registration date: March 4, 1941. Advertised on November 29, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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 ίο abzunehmen und eine Einrichtung zu schaffen, die selbsttätig die Bremskraft auf dem vom Fahrzeugführer eingestellten Wert konstant hält.When locomotives are braked with power being returned to the catenary network, the Braking force curves, plotted against the speed, are often quite steep, so that it is the guide the locomotive or the railcar not always - it is easy to choose the braking level in each case which delivers the desired braking force at the current speed. The invention lies the task is to relieve the leader of this activity ίο and to create an institution that automatically keeps the braking force constant at the value set by the driver.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurchAccording to the invention this object is achieved

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.solved that the component of the armature current which is in phase with the transformer voltage braking traction motors are compared with an adjustable setpoint and the difference between these two compared with each other is used to actuate contacts, which ever depending on the polarity of this difference, cause the switching mechanism to run up or down.

Bei der Durchführung des Vergleiches ist zu berücksichtigen, daß bei Wechselstrom-Triebfahrzeugen die Bremskraft nicht nur von der Größe des Ankerstromes der bremsenden Fahrmotoren, sondem 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 Dreischenkeltransformators gelegt. Die in dessen Mittelschenkel induzierte EMK wird zur Speisung der einen Phase eines als Zweiphasenasynchrontmotor gebau-When carrying out the comparison, it must be taken into account that with AC traction vehicles the braking force not only depends on the size of the armature current of the braking traction motors, but also also depends on its phase position with respect to the transformer voltage, since only the Watt component of the armature current provides a braking force. According to the further invention, the two voltages to be compared to the two outer legs of a three-legged transformer placed. The EMF induced in its middle limb is used to feed one Phase of a two-phase synchronous motor

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ten Relais herangezogen, während die zweite Phase dieses Relais an eine gegen die Transformatorspannung um 90 elektrische Grade verschobene konstante Spannung, vorzugsweise an die Spannutig der Erregermaschine der Fahrmotoren, gelegt ist.th relay used, while the second phase of this relay is connected to a voltage counter to the transformer Constant voltage shifted by 90 electrical degrees, preferably to the Spaniards the exciter of the traction motors.

In Abb. ι 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 J-R in den Dämpfungswiderständen des Ankerstromkreises, die in Abb. 3 mit 12, 13' und 13" bezeichnet sind, gelegt wird. Die auf dem dritten Schenkel befindliehe Spule mit Zug-Windungen wird an die am Haupttransformator abgegriffene, vom Fahrschalter aus einstellbare Meßspannung E₀ gelegt. Ist /₀ der gewünschte Bremsstrom, dann muß die Beziehung geltenIn Fig. Ι the drawing, an embodiment of the inventive concept is illustrated. On the first leg of a three-legged transformer T , a coil with W ₁ turns is applied, which is connected to the voltage drop JR in the damping resistors of the armature circuit, which are designated in Fig. 3 with 12, 13 'and 13 ". The on the third The coil with tension windings located on the leg is connected to the measuring voltage E ₀ , which is tapped at the main transformer and which can be set from the travel switch. If / _{0 is} the desired braking current, then the relationship must apply

J₀-R E₀.J ₀ -RE ₀ .

w.w.

Wr.Wr.

d. h., die Flüsse in den beiden Außenschenkeln des D = C - U_E ■ E₂ · sin <£ (U _E E₂) =C ■ U_E that is, the flows in the two outer legs of the D = C - U _E ■ E ₂ · sin <£ (U _E E ₂ ) = C ■ U _E

denn die Spannung U_E steht, wie aus dem in Abb. 2 dargestellten Vektordiagramm hervorgeht, praktisch senkrecht auf der Tränsformatorspannung U₀ und somit auch auf der Meßspannung E₀. because the voltage U _E is, as can be seen from the vector diagram shown in Fig. 2, practically perpendicular to the transformer voltage U ₀ and thus also to the measuring voltage E ₀ .

Diese wird auf einem bestimmten Wert gehalten. Das Drehmoment D ist also verhältnisgleich der mit der Transformatorspannung U₀ in Phase liegenden Komponente der EMK E₂ bzw. proportional der Stromdifferenz J₀ ^ /. Da nach obigem der gewünschte Bremsstrom J₀ die Wattkomponente des Ankerstromes sein soll, ist das Drehmoment D nur noch abhängig von der Differenz zwischen dem gewünschten Bremsstrom J₀ und der Wattkomponente J_n, des tatsächlichen Bremsstromes /. 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/⁷, die das Relais in der Ruhelage zu halten sucht, und schließt entweder den Kontakt /C₁ oder den Kontakt /C₂, die ein Auf- oder Abwärtslaufen des Schaltwerkes bewirken. This is kept at a certain value. The torque D is therefore proportionally equal to the component of the EMF E _{2 which is} in phase with the transformer voltage U ₀ or proportional to the current difference J ₀ ^ /. Since, according to the above, the desired braking current J _{0 should be} the watt component of the armature current, the torque D is only dependent on the difference between the desired braking current J ₀ and the watt component J _n , the actual braking current /. 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 / ⁷ , which tries to keep the relay in the rest position, and closes either the contact / C ₁ or the Contact / C ₂ , which cause the switching mechanism to move up or down.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfmdungsgedankens soll an Hand der Abb. 3 erläutert werden. In dieser bedeuten 1 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 10 bezeichnet. Mit 11 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 should be explained on the basis of Fig. 3. In this 1 mean the main transformer, 2 the traction motor connected as an exciter generator, 3 to 6 the braking traction motors and 7 and 8 the transformers for the additional excitation voltages for phase compensation. The switching choke coil for the main switchgear is with 9 and a further switching choke coil, which feeds the transformer 8, denoted by 10. With 11 is the brake contactor and with 12, 13 'and 13 "are those in the armature circuit of the Traction motors lying damping resistances called.

Je nach der Größe der gewünschten Bremskraft muß die Schaltdrosselspule 10 am Haupttransfor-Dreischenkeltransformators T sind gleich groß. Liegt außerdem der Bremsstrom J₀ mit der Meßspannung E₀ in Phase, dann führt der Mittelschenkel des Dreischenkeltransformators T keinen magnetischen Fluß. Weicht der tatsächliche Bremsstrom / der Größe und Phasenlage nach von dem gewünschten Bremsstrom /₀ ab, dann ist der magnetische Fluß im Mittelschenkel des Dreischenkeltransformators T verhältnisgleich der geometrischen Differenz zwischen den Strömen J₀ und /. Für die in der Spule mit w₂-Windungen auf dem Mittelschenkel des Dreischenkeltransformators T induzierte EMK gilt also die BeziehungDepending on the size of the desired braking force, the switching inductor 10 on the main transformer three-limb transformer T must be of the same size. If, in addition, the braking current J _{0 is} in phase with the measuring voltage E ₀ , then the middle limb of the three-limb transformer T does not carry any magnetic flux. If the actual braking current / deviates in size and phase position from the desired braking current / ₀ , then the magnetic flux in the center limb of the three-limb transformer T is proportional to the geometric difference between the currents J ₀ and /. For the EMF induced in the coil with w ₂ turns on the middle limb of the three-limb transformer T , the relationship applies

E₂ = k ■ W₂ · (J₀ ^>_ /). E ₂ = k ■ W ₂ * (J ₀ ^> _ /).

Diese EMK wird nun an die eine Phase B eines als Zweiphasenasynchronmotor ausgebildeten Relais R gelegt, an dessen andere Phase A die Spannung U_E des als Erregergenerator geschalteten Fahrmotors, der in der Abbildung mit 2 bezeichnet ist, gelegt wird.This EMF is now applied to one phase B of a relay R designed as a two-phase asynchronous motor, to the other phase A of which the voltage U _{E of} the traction motor connected as an exciter generator, which is denoted by 2 in the figure, is applied.

Für das Stillstandsmoment dieses Relais/? gilt die BeziehungFor the standstill torque of this relay /? the relationship applies

• E₂ ■ cos <£ (E₀E₂) = CE₂ cos <£ (E₀E₂), • E ₂ ■ cos <£ (E ₀ E ₂ ) = CE ₂ cos <£ (E ₀ E ₂ ),

mator 1 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 φ zu arbeiten. Bei geeigneter Wahl des einen ■ Anschlußpunktes α kann mit diesem Weiterschalten der Schaltdrosselspule 10 gleichzeitig auch die Meßspannung U₀ entsprechend verändert werden, so daß mit der Wahl der Bremskraft zwangläufig auch die für diese Bremskraft günstigste Phasenkompensation eingestellt wird. Der Lokomotivbzw. Triebwagenführer hat also nur die Schaltdrosselspule 10 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 10 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 / entnommen werden.mator 1 are switched along within small limits in order to work with the most favorable cos φ possible 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 α , with this switching of the switching inductor 10, the measurement voltage U _{0 can also} be changed accordingly, 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 10 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 10 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 be taken from points c, d, e and /, as shown in Fig. 3 by dash-dotted lines.

In Netzen mit stark schwankender Fahrdrahtspannung kann diese Anordnung unter Umständen zu Unzuträglichkeiten führen, da sich entsprechend der Änderung der primären TransformatorspaniTung auch die Transformatorspannung U₀ und mit dieser die Bremskraft ändert. Um nun bei höchster wie bei niedrigster Fahrdrahtspannung jeder Stellung der den Anschluß der Schaltdrosselspule 10 betätigenden Bremswalze stets die gleiche Bremskraft zuzuordnen, ist es erwünscht, die Zahl der zwischen den Anschlußpunkten α und b liegenden Transformatorwindungen unabhängig von der Stellung-der Bremswalze, jedoch in Abhängigkeit von der Fahrdrahtspannung zu ändern. Dies kann nachIn networks with strongly fluctuating contact wire voltage, this arrangement can lead to inconveniences under certain circumstances, since the transformer voltage U ₀ and with it the braking force also change in accordance with the change in the primary transformer voltage. In order to always assign the same braking force to each position of the brake roller actuating the connection of the switching choke coil 10 at the highest and lowest contact wire voltage, it is desirable to determine the number of transformer windings between the connection points α and b regardless of the position of the brake roller, but as a function to change from the contact wire voltage. This can be done after

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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.the further invention can be achieved in that the stationary with normal shift drums external contacts that are connected by the internal roller, in the present case Case are also arranged on a rotatable part for itself. For this outer part you can now z. B. three positions for low, medium and high contact wire voltage can be provided. A For example, a compressed air-operated servomotor, which is controlled by the contact wire tension, brings this outer contact carrier always in the position corresponding to the respective voltage.

Claims

Patent claims:

1. Device in regenerative braking circuits, in particular for single-phase AC traction vehicles, to keep the braking force constant at a value that can be set from the driver's cab, characterized in that the component of the armature current of the braking traction motors (3 to 6) which is in phase with the transformer voltage has an adjustable setpoint compared and the difference between these two compared variables is used to actuate contacts (K ₁ , K ₂ ) which, depending on the polarity of this difference, cause the switching mechanism to run up or down.

2. Device according to claim 1, characterized in that the voltage drop generated by this across the damping resistors (12, 13 ', 13 ") is used as a measure of the armature current and the measuring voltage (E ₀ ) is taken from the main transformer (1).

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the two voltages to be compared with each other are placed on windings on the two outer legs of a three-legged transformer (T) and that the EMF induced in the winding on its center leg for feeding one phase of a Two-phase asynchronous motor built relay (R) is used, while the second phase of this relay is connected to a constant voltage shifted by 90 electrical degrees from the transformer voltage, preferably to the voltage of the exciter (2).

4. Device according to claim 1 and 2, characterized in that inevitably with the change in the measuring voltage (E ₀ ) also a change in the phase compensation serve the additional voltage in the field circuit of the braking traction motors (3 to 6) is effected so that at all braking forces to be set, braking is carried out with the most favorable power factor.

5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that, depending on the contact wire voltage, the position of the switching inductor (10) relative to the main transformer (1) without changing the position of the brake switch on the driver's cab automatically in such a way that the transformer voltage is changed (U ₀ , · voltage between the connection points α and b) and thus the braking force only depends on the position of the brake switch, but is independent of the contact wire voltage. '■■.: ■■

1 sheet of drawings