DEP0023536DA

DEP0023536DA - Short-circuit braking circuit for series motors, especially in trams

Info

Publication number: DEP0023536DA
Authority: DE
Inventors: Carl Ansbach Vogel
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Publication date: 1951-02-08

Description

Als mögliche Ursache verhängnisvoller Unfälle im Strassenbahnbetrieb ist folgendes zu beachten: Wird ein leerlaufender Motor mit Hauptstromwicklung auf Kurzschlussbremsung geschaltet, so hat der Anker im Anfang nur eine ganz geringe EMK, die von dem Remanenzfeld herrührt. Erst allmählich klettert die Spannung durch Selbsterregung auf diejenige Höhe, welche der Drehzahl und dem vorgeschalteten Widerstand entspricht. Bei der sehr kleinen anfänglichen Remantenzspannung kann es bei ungenügender Wartung vorkommen, daß infolge von Verunreinigungen, welche durch Schaltvorgänge an den Kontakten sich einstellen, die Entstehung eines Bremsstromes ganz unterbunden wird. Dann kommt es zu dem befürchteten Bremsversager.The following should be noted as a possible cause of fatal accidents in tram operation: If an idling motor with main current winding is switched to short-circuit braking, the armature initially has only a very small EMF, which comes from the remanence field. The voltage only gradually climbs through self-excitation to the level that corresponds to the speed and the upstream resistance. With the very small initial residual voltage, if maintenance is inadequate, the occurrence of a braking current can be completely prevented as a result of contamination that occurs on the contacts as a result of switching processes. Then the feared brake failure occurs.

Um dem vorzubeugen, ist es erforderlich, sorgfältig auf die Sauberhaltung der Kontakte zu achten. Eine Massnahme, um hiervon unabhängig die Sicherheit des Betriebes zu gewährleisten, ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.To prevent this, it is necessary to carefully keep the contacts clean. The subject of the present invention is a measure to ensure operational safety independently of this.

Erfindungsgemäß ist vor die Bremsstellung eine Vorbereitungsstufe gelegt, wobei - zum Aufbau des Motorfeldes - die Feldwicklung an einer Fremdspannung liegt. Anhand von Ausführungsbeispielen ist die Erfindung im folgenden erläutert. Dabei sind, da Fahrbremsschaltungen an sich allgemein bekannt sind, in den Zeichnungen lediglich die Stromlaufbilder der für die Verwirklichung der Erfindung wesentlichen Schaltwalzenstellungen gezeigt.According to the invention, a preparatory stage is placed in front of the braking position, the field winding being connected to an external voltage to build up the motor field. The invention is explained below on the basis of exemplary embodiments. Since driving brake circuits are generally known per se, only the circuit diagrams of the shift drum positions essential for the implementation of the invention are shown in the drawings.

Fig. 1 zeigt das Stromlaufbild einer nach der Erfindung vorzusehenden Vorbereitungsstufe.Fig. 1 shows the circuit diagram of a preparatory stage to be provided according to the invention.

1 ist der Fahrdraht, 2 der Stromabnehmer, 3, 4 sind Hauptschalter. Mit 5 sind Beläge der Fahrbremswalze bezeichnet, mit 6 ein Belag der Richtungswalze. 7, 8, 9, 10 sind Schaltelemente der Fahrwalze. 11, 12 sind Feldwicklungen zweiter Motoren, 13, 14 Anfahrwiderstände. 15 ist ein besonderer zusätzlicher Widerstand. 17, 18 sind Feldschwächungswiderstände, 19, 20 zusätzliche Widerstände im parallel zum Feld vorgesehenen Stromkreis.1 is the contact wire, 2 is the pantograph, 3, 4 are the main switch. With 5 linings of the driving brake roller are designated, with 6 a lining the direction roller. 7, 8, 9, 10 are switching elements of the roller. 11, 12 are field windings of second motors, 13, 14 starting resistors. 15 is a special additional resistor. 17, 18 are field weakening resistors, 19, 20 additional resistors in the circuit provided parallel to the field.

Gemäss der Erfindung wird beim Übergang auf die Bremsstellungen das schwache Remanenzfeld druch zusätzliche Erregung verstärkt. Wird nämlich vom Fahren auf Bremsen übergegangen, so wird nach Umlegen der Fahrbremswalze auf der in Fig. 1 dargestellten Vorbereitungsstellung der Vorerregungsstromkreis durch Schliessen der Schütze 7, 8, 9, 10 hergestellt. Es fliesst somit ein Vorerregungsstrom über die Feldwicklungen 11, 12 des Motors, die, wie es bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, zweckmässig in Hintereinanderschaltung liegen. Dabei wird zu den Feldwicklungen 11, 12 ein Nebenschlusswiderstand parallel gelegt, damit infolge der Induktivität das Feld auch nach Abschaltung des Erregerstromes noch einige Zeit aufrecht erhalten bleibt. Vorteilhaft verwendet man als Teil der notwendigen Parallelwiderstände die schon für die Shunt-Stellung beim Fahren vorgesehenen Feldschwächungswiderstände 17, 18, die durch Zusatzwiderstände 19, 20 ergänzt werden können. Auch die Anfahrwiderstände, bzw. Widerstandsgruppen 13, 14 werden zweckmässigerweise mit für die Vorerregung verwendet, so daß der eigentliche Vorwiderstand 15 für die Vorerregung entsprechend kleiner bemessen werden kann. Auf der ersten Bremsstellung, deren Stromlaufbild für das soeben behandelte Ausführungsbeispiel in Fig. 2 dargestellt ist, wird der Vorerregungsstrom durch Öffnen der Schütze 7, 8 unterbrochen. Das hat jedoch kein sofortiges Verschwinden des Kraftflusses zur Folge, weil die Nebenschlüsse zu den Feldwicklungen noch bestehen. Der Fluss klingt nur langsam ab, so daß er noch besteht, wenn gleich darauf die Bremsstromkreise durch Schliessen der Schütze 21, 22 hergestellt werden, so daß die Bremsung sogleich kräftig einsetzt. 23 ist eine elektromagnetische Schienenbremse, 24 ein Bremswiderstand, 25, 26 sind die Anker der beiden Motoren. Auf der zweiten Bremsstellung, die in Fig. 3 dargestellt ist, sowie auf den folgenden kann der Nebenschluss zur Feldwicklung, da er dann überflüssig ist, unterbrochen werden.According to the invention, the weak remanence field is reinforced by additional excitation during the transition to the braking positions. If there is a transition from driving to braking, the pre-excitation circuit is established by closing the contactors 7, 8, 9, 10 after the driving brake drum has been turned over to the preparatory position shown in FIG. A pre-excitation current thus flows through the field windings 11, 12 of the motor, which, as provided in this exemplary embodiment, are expediently connected in series. A shunt resistor is placed in parallel with the field windings 11, 12 so that, due to the inductance, the field is maintained for some time even after the excitation current has been switched off. The field weakening resistors 17, 18, which are already provided for the shunt position when driving and can be supplemented by additional resistors 19, 20, are advantageously used as part of the necessary parallel resistances. The starting resistors or groups of resistors 13, 14 are also expediently used for the pre-excitation, so that the actual series resistor 15 for the pre-excitation can be dimensioned correspondingly smaller. In the first braking position, the circuit diagram of which is shown in FIG. 2 for the exemplary embodiment just discussed, the pre-excitation current is interrupted by opening the contactors 7, 8. However, this does not result in the power flow disappearing immediately, because the shunts to the field windings still exist. The flow subsides only slowly, so that it still exists when the braking circuits are established immediately afterwards by closing the contactors 21, 22, so that the braking starts immediately. 23 is an electromagnetic rail brake, 24 a braking resistor, 25, 26 are the armatures of the two motors. In the second braking position, which is shown in FIG. 3, as well as in the following, the shunt to the field winding can be interrupted, since it is then superfluous.

Besonders vorteilhaft kann es sein, zum Umschalten zwischen der Vorbereitungsstufe und den Bremsstellungen Schaltelemente mit zu benutzen, die ohnehin schon beim Fahrbetrieb notwendig sind. Weiterhin empfiehlt es sich, die Nocken der Schütze 7, 8 so auszubilden, daß sie beim Zurückdrehen der Schaltwalze nicht wieder schliessen. Die Nocken der Schütze 21, 22 werden zweckmässig als Schnappnocken ausgeführt. Dadurch fallen die Kontakte schlagartig aufeinander, so daß die Kontaktgabe verbessert wird.It can be particularly advantageous to use switching elements for switching between the preparatory stage and the braking positions, which are already necessary when driving. It is also advisable to design the cams of the contactors 7, 8 so that they do not close again when the shift drum is turned back. The cams of the contactors 21, 22 are expediently designed as snap cams. As a result, the contacts suddenly fall on one another, so that the contact is improved.

Der Stromlaufplan nach Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Auch hier werden die Felder 31, 32 vorerregt. Eine besondere Vorbereitungsstellung fällt hier jedoch fort, vielmehr ist die Vorerregung gleichzeitig auf der ersten oder auch noch der zweiten Bremsstellung eingeschaltet. Die Anfahrwiderstände 33, 34 können hierbei nicht im Vorerregerkreis liegen, weshalb der Vorschaltwiderstand 35 entsprechend grösser bemessen werden muss. In der ersten, evtl. auch in der zweiten Bremsstellung sind ausser den Schützen 36, 37, welche die Bremsstromkreise schliessen, auch noch die Schütze 38, 39 eingeschaltet, die den Vorerregerstrom führen. Der Bremsstrom überlagert sich dabei dem Vorerregerstrom. Die Schütze 38, 39 werden dann später beim Überschalten in die folgenden Bremsstellungen wieder abgeschaltet.The circuit diagram according to FIG. 4 shows a further embodiment of the invention. Here, too, the fields 31, 32 are pre-excited. However, a special preparation position is omitted here, rather the pre-excitation is switched on at the same time in the first or also in the second braking position. The starting resistors 33, 34 cannot be in the pre-excitation circuit, which is why the series resistor 35 must be dimensioned correspondingly larger. In the first, possibly also in the second braking position, in addition to the contactors 36, 37, which close the braking circuits, the contactors 38, 39, which carry the pre-excitation current, are also switched on. The braking current is superimposed on the pre-excitation current. The contactors 38, 39 are then switched off again later when switching over to the following braking positions.

Ein Bedenken gegen eine solche Schaltung wegen der evtl. zu befürchtenden Möglichkeit, daß die Motoren anrucken, wenn man bei stillstehenden Wagen in die Bremsstellung schaltet, ist nicht gerechtfertigt. Denn die an den Feldwicklungen herrschende Klemmenspannung ist in Wirklichkeit nicht so gross, als daß sie im Anker einen nennenswerten Strom hervorbrächte. Die angegebene Schaltung hat vielmehr wie alle Bremsschaltungen nach der Erfindung den grossen Vorteil, daß unter allen Umständen, sofern überhaupt Oberleitungsspannung vorhanden ist, in der bzw. den ersten Bremsstellungen mit Sicherheit eine Vorerregung da ist.A concern about such a shift because of the possible fear that the motors will start moving if you shift into the braking position while the car is at a standstill is not justified. Because the terminal voltage prevailing on the field windings is in reality not so great as to produce a significant current in the armature. Rather, like all brake circuits according to the invention, the specified circuit has the great advantage that under all circumstances, if overhead line voltage is present at all, there is certainly a pre-excitation in the first brake position or positions.

Claims

1. Short-circuit braking circuit for series motors, especially in trams, characterized in that a preparatory stage is placed in front of the braking positions in which - to build up the motor field - the field winding is connected to an external voltage (network).

2. A circuit according to claim 1, characterized in that the field winding is assigned a shunt which - at least temporarily - is retained even after the transition to braking.

3. A circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the starting resistors (13, 14) are also used to set up the preparatory stage and - optionally in addition to a separate series resistor (15) - in series with the field winding or in series with several motors to the field windings (11, 12) of these motors.

4. A circuit according to claim 2 or 3, characterized in that the already existing shunt resistors (17, 18), optionally in conjunction with additional series resistors (19, 20), are used to build up the shunts lying parallel to the individual field winding in the preparatory stage are.

5. A circuit according to claim 1, characterized in that in the preparatory stage the associated motor armature (25, 26) is connected to the field winding (31, 32) via a resistor, preferably the usual starting resistor (33, 34) (Fig. 4).

6. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that switching elements are also used to switch between the preparatory stage and the braking positions, which are already necessary when driving.

7. A circuit according to claim 1 to 6, characterized in that instead of a special preparation stage, the first, possibly also the second braking circuit additionally contains the pre-excitation of the field winding by the external voltage.