WO2015128013A1 - Verfahren und vorrichtung zum bremsen eines rotierenden elementes einer anordnung sowie anordnung mit einer derartigen vorrichtung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bremsen eines rotierenden elementes einer anordnung sowie anordnung mit einer derartigen vorrichtung Download PDF

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WO2015128013A1
WO2015128013A1 PCT/EP2014/076074 EP2014076074W WO2015128013A1 WO 2015128013 A1 WO2015128013 A1 WO 2015128013A1 EP 2014076074 W EP2014076074 W EP 2014076074W WO 2015128013 A1 WO2015128013 A1 WO 2015128013A1
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Stefan Ingo MEIER
Andreas Böhm
Ingo Hahn
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P15/00—Arrangements for controlling dynamo-electric brakes or clutches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines rotierenden Elementes (2) einer Anordnung (1), bei dem ein Rotor (7) einer rotierenden Wirbelstrombremse (6) drehfest mit dem rotierenden Element (2) verbunden wird, bei dem ein Stator (8) der rotierenden Wirbelstrombremse (6) an der Anordnung (1) abgestützt wird und bei dem im Bremsbetrieb eine Erregerspulenanordnung (10) des Stators (8) von einer durch einen Regelbefehl (R) einer Regeleinrichtung (14) geregelte elektrischen Energiequelle (11) derart mit Drehstrom (iS.dq) gespeist wird, dass ein Drehfeld des Stators (8) mit einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωS) rotiert. Zur Optimierung des Bremsbetriebes wird durch eine mittels des Regelbefehls (R) bewirkte Einstellung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωS) des Drehfeldes des Stators (8) diemomentane Differenz ((ωR - ωS)Ist) zwischen einer momentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωR) des Rotors (7)und der eingestellten elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωS) des Drehfeldes des Stators (8) auf einen der Regeleinrichtung (14) vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung (14) bestimmten Sollwert ((ωR - ωS) Soll) geregelt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung (5) zum Bremsen eines rotierenden Elementes (2) einer Anordnung (1) und eine Anordnung (1) mit einer derartigen Vorrichtung (5).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bremsen eines rotierenden Elementes einer Anordnung sowie Anordnung mit einer derartigen Vorrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines rotierenden Elementes einer Anordnung, bei dem ein Rotor einer rotierenden Wirbelstrombremse drehfest mit dem rotierenden Element verbunden wird, bei dem ein Stator der rotierenden Wirbelstrombremse an der Anordnung abgestützt wird und bei dem im Bremsbetrieb eine Erregerspulenanordnung des Stators von einer durch einen Regelbefehl einer Regeleinrichtung geregelten elektrischen Energiequelle derart mit Drehstrom gespeist wird, dass ein Drehfeld des Stators mit einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit rotiert.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Bremsen eines rotierenden Elementes einer Anordnung mit einer rotierenden Wirbelstrombremse, die einen drehfest mit dem rotierenden Element verbindbaren Rotor und einen an der Anordnung ab- stützbaren Stator aufweist, und mit einer durch einen Regelbefehl einer Regeleinrichtung geregelten elektrischen Energiequelle, die geeignet ausgebildet ist, im Bremsbetrieb eine Erregerspulenanordnung des Stators derart mit Drehstrom zu speisen, dass ein Drehfeld des Stators mit einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit rotiert.
Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung mit einem rotierenden Element und mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung zum Bremsen des rotierenden Elementes .
Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung sind beispielsweise aus der Druckschrift DE 200 03 579 U1 bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Bremsbetrieb weiter zu optimieren. Gelöst wird diese Aufgabe bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, dass durch eine mittels des Regelbefehls bewirkte Einstellung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators die momentane Differenz zwischen einer mo- mentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors und der eingestellten elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators auf einen der Regeleinrichtung vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung bestimmten Sollwert geregelt wird.
Dem entsprechend ist die Regeleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet ausgebildet, durch eine mittels des Regelbefehls bewirkte Einstellung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators die momentane Diffe- renz zwischen einer momentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors und der eingestellten elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators auf einen der Regeleinrichtung vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung bestimmten Sollwert zu regeln.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn vor dem Bremsbetrieb der elektrische Widerstand
Figure imgf000004_0006
und die elektrische Induktivität des Rotors bestimmt werden und wenn der Sollwert
Figure imgf000004_0005
entsprechend einem der folgenden Zusammenhänge:
Figure imgf000004_0003
oder
Figure imgf000004_0001
oder
Figure imgf000004_0002
oder
Figure imgf000004_0004
ermittelt wird, wobei
Figure imgf000005_0002
eine der Regeleinrichtung vorgegebene oder in der Regeleinrichtung hinterlegte Regeldifferenz ist. Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch eine mittels des Regelbefehls bewirkte Einstellung des Drehstromes im Stator ein momentanes elektrisches Bremsmoment des Rotors auf einen der Regeleinrichtung vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung bestimmten Bremsmomentsollwert geregelt.
Entsprechend wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Regeleinrichtung geeignet ausgebildet ist, durch eine mittels des Regelbefehls bewirkte Einstellung des Drehstromes im Stator ein momentanes elektri- sches Bremsmoment des Rotors auf einen der Regeleinrichtung vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung bestimmten
Bremsmomentsollwert zu regeln.
Weiterhin wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei dem er- findungsgemäßen Verfahren mittels redundanter Drehzahlgeber einer Sensoreinrichtung Drehzahlistwerte des Rotors ermittelt werden und wenn mittels einer Steuereinrichtung aus den Drehzahlistwerten ein momentaner Drehzahlwert bestimmt wird, aus dem die momentane elektrische Winkelgeschwindigkeit des Ro- tors gemäß dem folgenden Zusammenhang:
Figure imgf000005_0001
ableitbar ist, wobei p die Polanzahl der Erregerspulenanord- nung ist.
Es wird entsprechend als vorteilhaft angesehen, wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Sensoreinrichtung geeignet ausgebildet ist, mittels redundanter Drehzahlgeber Drehzahl- istwerte des Rotors zu ermitteln und wenn eine Steuereinrichtung geeignet ausgebildet ist, aus den Drehzahlistwerten einen momentanen Drehzahlwert zu bestimmen, aus dem die momen- tane elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors gemäß dem folgenden Zusammenhang:
Figure imgf000006_0003
ableitbar ist, wobei p die Polanzahl der Erregerspulenanordnung ist.
Ferner wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei dem erfin- dungsgemäßen Verfahren mittels Strommessern der Sensoreinrichtung Phasenstromistwerte ermittelt werden und wenn mittels der Regeleinrichtung aus den Phasenstromistwerten ein momentaner Drehstrom bestimmt wird, aus dessen Amplitude das momentane elektrische Bremsmoment des Rotors nach folgendem Zusammenhang:
Figure imgf000006_0001
ableitbar ist, wobei die elektrische Induktivität des
Figure imgf000006_0004
Rotors ist und wobei die Koppelinduktivität zwischen Ro
Figure imgf000006_0005
tor und Stator ist.
Entsprechend wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Sensoreinrichtung geeignet ausgebildet ist, mittels Strommessern Phasenstromistwerte zu ermitteln, und wenn die Regeleinrichtung geeignet ausgebildet ist, aus den Phasenstromistwerten einen momentanen Drehstrom zu bestimmen, aus dessen Amplitude das momentane elektrische Bremsmoment des Rotors nach folgendem Zusammenhang:
Figure imgf000006_0002
ableitbar ist, wobei die elektrische Induktivität des
Figure imgf000006_0006
Rotors ist und wobei die Koppelinduktivität zwischen Ro
Figure imgf000006_0007
tor und Stator ist. Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figur 1 näher erläutert. Die
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfin- dungsgemäßen Anordnung mit einem rotierenden Element und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bremsen des rotierenden Elementes, die eine Regeleinrichtung umfasst. Bei der in der Figur 1 gezeigten erfindungsgemäßen Anordnung 1 handelt es sich um ein Schienenfahrzeug. Das Schienenfahrzeug ist mit rotierenden Elementen 2 in Form von Wellen versehen, von denen in der Figur 1 nur eine dargestellt ist. Jede dieser Wellen bildet eine Radachse, an der jeweils zwei Räder 3 befestigt sind. Die Wellen sind über hier nicht gezeigte Radlager drehbar an einem hier nur teilweise dargestellten Drehgestell 4 des Schienenfahrzeugs gehalten ist. Das Schienenfahrzeug ist weiterhin mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bremsen zumindest einer der Wellen verse- hen, die in der Figur 1 als Ganzes mit 5 bezeichnet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 umfasst zumindest eine rotierende Wirbelstrombremse 6. Ein Rotor 7 der rotierenden Wirbelstrombremse 6 ist drehfest mit der gezeigten Welle ver- bunden. Ein Stator 8 der rotierenden Wirbelstrombremse 6 ist mittels einer Drehmomentstütze 9 am Drehgestell 4 des Schienenfahrzeugs abgestützt. Der Stator 8 weist eine hier nur schematisch dargestellte Erregerspulenanordnung 10 auf. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 eine elektrische Energiequelle 11, eine Sensoreinrichtung 12, eine Steuereinrichtung 13 und eine Regeleinrichtung 14, wobei die Regeleinrichtung 14 die elektrische Energiequelle 11 durch einen Regelbefehl R ansteuert.
Die elektrische Energiequelle 11 weist hier beispielhaft einen über eine elektrische Verbindung 15 an ein Eingangsnetz 16 angeschlossenen Umrichter 17 auf. Das Eingangsnetz 16 ist dabei beispielsweise vom Wechselspannungsbordnetz des Schienenfahrzeugs gebildet. Der Umrichter 17 umfasst hier beispielhaft einen Gleichrichter 18 und einen dem Gleichrichter nachgeschalteten Wechselrichter 19.
Alternativ hierzu könnte die elektrische Energiequelle auch einen an eine Gleichstrom-Batterie angeschlossenen Umrichter aufweisen, der einen Hochsetzsteller und einen nachgeschalteten Wechselrichter umfasst.
Mit dem Umrichter 17 ist ein hinsichtlich Spannung bzw. Strom sowie Frequenz variables Speisesystem für die Erregerspulenanordnung 10 des Stators 8 der Wirbelstrombremse 6 bereitgestellt.
Zur Steuerung dieses Speisesystems dient der Regelbefehl R, den der Umrichter 17 von der Regeleinrichtung 14 über einen Ansteuerpfad 20 empfängt. Der Ansteuerpfad 20 kann von einer Steuerleitung oder auch von mehreren Steuerleitungen gebildet sein.
Die an den Umrichter 17 über Anschlussleitungen 21, 22, 23 angeschlossene Erregerspulenanordnung 10 des Stators 8 der Wirbelstrombremse 6 wird hier im Bremsbetrieb durch den an das Eingangsnetz 16 angeschlossenen Umrichter 17 mit einem vom Regelbefehl R abhängigen Drehstrom derart gespeist,
Figure imgf000008_0001
dass ein Drehfeld des Stators 8 mit einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000008_0003
rotiert. Damit ist die Wirbelstrombremse 6 drehbestromt und feldorientiert geregelt. Der Drehstrom ist hier in dem Fachmann bekannter Weise als Vektor in
Figure imgf000008_0002
feldorientierten dq-Koordinaten angegeben.
Die gezeigte Regeleinrichtung 14 ist dabei so ausgebildet, dass - durch die mittels des Regelbefehls R bewirkte Einstel- lung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000008_0004
des Drehfeldes des Stators 8 - die momentane Differenz
Figure imgf000008_0005
zwischen einer momentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors 7 und der eingestellten elektrischen Winkelgeschwin- digkeit des Drehfeldes des Stators 8 auf einen hier durch die Regeleinrichtung 14 bestimmten Sollwert gere
Figure imgf000009_0002
gelt wird. Die Steuereinrichtung 13 weist zwei unabhängige Steuergeräte 24, 25 in Form von Bremssteuergeräten auf, die über einen Datenbus 26 an eine zentrale Fahrzeugsteuerung 27 angeschlossen sind. Zur Bestimmung des Sollwertes werden vor dem
Figure imgf000009_0004
Bremsbetrieb der elektrische Widerstand und die elektri
Figure imgf000009_0005
sche Induktivität des Rotors 7 bestimmt und an Speicher
Figure imgf000009_0006
plätzen 28, 29 in der Regeleinrichtung 14 hinterlegt. Außerdem kann der Regeleinrichtung 14 von der Steuereinrichtung 13 über eine Verbindung 30 eine Regeldifferenz
Figure imgf000009_0003
vorgegeben werden. Alternativ könnte aber auch vorgesehen sein, diese Regeldifferenz an einem Speicherplatz in der Regeleinrichtung 14 zu hinterlegen. Die Sensoreinrichtung 12 weist achsweise zwei redundante, die Anzahl der Umdrehungen der Radachse zählende Drehzahlgeber 31, 32 auf, mittels derer Drehzahlistwerte
Figure imgf000009_0007
des mit der Radachse drehfest verbundenen Rotors 7 ermittelt werden .
Die Drehzahlistwerte
Figure imgf000009_0008
werden über Verbindungen 33, 34 von den zwei unabhängigen Steuergeräten 24, 25 der Steuereinrichtung 13 eingelesen. Die Steuereinrichtung 13 bestimmt aus den beiden Istwerten einen mo-
Figure imgf000009_0009
mentanen Drehzahlwert
Figure imgf000009_0010
und übermittelt diesen über eine Verbindung 35 an die Regeleinrichtung 14.
Die Regeleinrichtung 14 leitet mittels einer internen Logik 36 aus dem Drehzahlwert
Figure imgf000009_0011
die momentane elektrische Winkel- geschwindigkeit des Rotors 7 gemäß dem folgenden Zusammen
Figure imgf000009_0012
hang :
Figure imgf000009_0001
ab, wobei p die Polanzahl der Erregerspulenanordnung 10 ist, die ebenfalls vor dem Bremsbetrieb ermittelt und an einem Speicherplatz 37 in der Regeleinrichtung 14 hinterlegt ist.
Den Sollwert
Figure imgf000010_0002
ermittelt die Regeleinrichtung 14 mittels einer internen Logik 38 vorwählbar entsprechend einem der folgenden Zusammenhänge:
oder
oder
oder
Figure imgf000010_0001
Anhand der momentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000010_0003
des Rotors 7 und des Sollwertes
Figure imgf000010_0004
ermittelt die Regeleinrichtung 14 mittels einer internen Logik 39 die elekt- rischen Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000010_0007
des Drehfeldes des Stators 8, die mittels des Regelbefehls einzustellen ist, damit die momentane Differenz auf den Sollwert
Figure imgf000010_0006
Figure imgf000010_0005
gebracht wird. Die Umwandlung der mittels der internen Logik 39 ermittelten Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000010_0008
in den Regelbefehl R erfolgt durch einen Regler 40 der Regeleinrichtung, der dann den Regelbefehl R an den Umrichter 17 aussteuert. Die Regeleinrichtung 14 regelt also über die Einstellung der Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000010_0009
des Drehfeld des Stators 8 die momentane Differenz
Figure imgf000010_0010
zwischen der momentanen Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000010_0011
des Rotors 7 und der eingestellten Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000010_0012
des Drehfeldes des Stators 8 auf den vor- gegebenen Sollwert
Figure imgf000010_0013
Untersuchungen haben gezeigt, dass zwischen der Kippwinkelgeschwindigkeit des Rotors 7 - also der Winkelgeschwin
Figure imgf000011_0011
digkeit des Rotors 7, bei der sein Kippmoment auf
Figure imgf000011_0012
tritt - sowie dem Widerstand der Rotors 7 und der elektrischen Induktivität des Rotors 7 folgender Zusammenhang besteht :
Figure imgf000011_0002
Besonders vorteilhaft ist es daher, wenn die Regeleinrichtung 14 bei der Einstellung des Drehfeldes
Figure imgf000011_0004
des Stators 8 als Sollwert den Wert:
Figure imgf000011_0003
Figure imgf000011_0001
oder den Wert
Figure imgf000011_0005
berücksichtigt. Denn dann wird die Kippwinkelgeschwindigkeit
Figure imgf000011_0009
des Rotors 7 dynamisch auf die aktuell bestimmte elekt- rische Winkelgeschwindigkeit des Rotors 7 eingestellt, so
Figure imgf000011_0008
dass bei jeder beliebigen elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors 7 durch entsprechende dynamische Nachführung der Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators 8 das
Figure imgf000011_0007
Kippmoment erreicht werden kann. Dies ermöglicht in
Figure imgf000011_0006
vorteilhafter Weise effektive Bremsungen bis in den Stillstand des Schienenfahrzeugs .
Die gezeigte Regeleinrichtung 14 ist außerdem so ausgebildet, dass durch eine mittels des Regelbefehls R bewirkte Einstel- lung des Drehstromes im Stator 8 ein momentanes elektri-
Figure imgf000011_0010
sches Bremsmoment
Figure imgf000012_0001
des Rotors 7 auf einen Bremsmomentsollwert
Figure imgf000012_0002
geregelt wird.
Der Regeleinrichtung 14 wird dazu bei der gezeigten erfin- dungsgemäßen Anordnung 5 von der Steuereinrichtung 13 über eine Verbindung 41 ein Bremsmomentsollwert
Figure imgf000012_0008
in ortsfesten abc-Koordinaten vorgegeben. Mittels einer internen Logik 42 bestimmt die Regeleinrichtung 14 aus dem Bremsmomentsollwert
Figure imgf000012_0006
in den ortsfesten abc-Koordinaten den
Bremsmomentsollwert in den feldorientierten dq-
Figure imgf000012_0007
Koordinaten .
Alternativ könnte der Bremsmomentsollwert der Regel
Figure imgf000012_0003
einrichtung 14 vorgegeben werden.
Ferner könnte alternativ der Bremsmomentsollwert
Figure imgf000012_0004
in der Regeleinrichtung 14 hinterlegt sein. Es könnte aber auch direkt der Bremsmomentsollwert
Figure imgf000012_0005
in der Regeleinrichtung 14 hinterlegt sein.
Neben der gezeigten drehbestromten und feldorientiert geregelten Wirbelstrombremse 6 kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 weitere derartige drehbestromte und feldorientiert geregelte Wirbelstrombremsen aufweisen. Es kann also beispiels- weise vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung 14 der erfindungsgemäße Vorrichtung 5 die Energiequelle 11 durch weitere Regelbefehle regelt, um auch Erregerspulenanordnungen von Statoren der weiteren Wirbelstrombremsen mit weiteren Drehströmen derart zu speisen, dass Drehfelder der Statoren der weiteren Wirbelstrombremsen mit weiteren elektrischen Winkelgeschwindigkeiten rotieren. Es ist aber auch denkbar Gruppen der Wirbelstrombremsen durch einen gemeinsamen Regelbefehl zu regeln. Außerdem weist die Sensoreinrichtung 12 Strommesser 43, 44, 45 auf, mittels derer Phasenstromistwerte ermittelt werden. Die Phasenstromistwerte werden über Verbindungen 46, 47, 48 an die Regeleinrichtung übermittelt und sind in der Figur 1 als Vektor in abc-Koordnaten bezeichnet.
Figure imgf000013_0004
Aus den Phasenstromistwerten bestimmt die Regelein
Figure imgf000013_0002
richtung 14 mittels einer internen Logik 49 einen momentanen Drehstrom in den dq-Koordinaten und mittels einer in
ternen Logik 50 dessen Amplitude
Figure imgf000013_0005
Aus der Amplitude des momentanen Drehstromes
Figure imgf000013_0006
Figure imgf000013_0007
leitet die Regeleinrichtung 14 dann mittels einer internen Logik 51 das momentane elektrische Bremsmoment des
Figure imgf000013_0008
Rotors 7 nach folgendem Zusammenhang:
Figure imgf000013_0001
ab, wobei
Figure imgf000013_0011
wieder die am Speicherplatz hinterlegte elektrische Induktivität des Rotors 7 ist. Dabei ist die Kop
Figure imgf000013_0013
pelinduktivität zwischen Rotor 7 und Stator 8, die ebenfalls vor dem Bremsbetrieb ermittelt und an einem Speicherplatz 52 in der Regeleinrichtung 14 hinterlegt wurde. Die momentane Differenz
Figure imgf000013_0009
zwischen der momentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors 7 und der eingestellten
Figure imgf000013_0010
elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des
Figure imgf000013_0012
Stators 8 wird vom Regler 40 bestimmt und der internen Logik 51 bereitgestellt.
Abschließend sei noch angemerkt, dass die Regeleinrichtung 14 die von ihr bestimmten oder in ihr hinterlegten Werte über zumindest eine Verbindung 53 - hier beispielhaft - an die Steuereinrichtung 13 übermittelt, um diese vorzugsweise für Warnzwecke und/oder Diagnosezwecke zu nutzen und damit Schäden der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 vorzubeugen.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Bremsen eines rotierenden Elementes (2) einer Anordnung ( 1 ) ,
bei dem ein Rotor (7) einer rotierenden Wirbelstrombremse (6) drehfest mit dem rotierenden Element
(2) verbunden wird,
bei dem ein Stator (8) der rotierenden Wirbelstrombremse (6) an der Anordnung (1) abgestützt wird und
bei dem im Bremsbetrieb eine Erregerspulenanordnung (10) des Stators (8) von einer durch einen Regelbefehl (R) einer Regeleinrichtung (14) geregelten elektrischen Energiequelle (11) derart mit Drehstrom gespeist wird,
Figure imgf000014_0002
dass ein Drehfeld des Stators (8) mit einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000014_0004
rotiert,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s durch eine mittels des Regelbefehls (R) bewirkte Einstellung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000014_0003
des Drehfeldes des Stators (8) die momentane Differenz
Figure imgf000014_0005
zwischen einer momentanen elektrischen Winkelge
Figure imgf000014_0006
schwindigkeit (COR) des Rotors (7) und der eingestellten elektrischen Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000014_0008
des Drehfeldes des Stators (8) auf einen der Regeleinrichtung (14) vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung (14) bestimmten Sollwert geregelt wird.
Figure imgf000014_0007
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s vor dem Bremsbetrieb der elektrische Widerstand und
Figure imgf000014_0011
die elektrische Induktivität des Rotors bestimmt
Figure imgf000014_0010
werden und
dass der Sollwert
Figure imgf000014_0009
entsprechend einem der folgenden Zusammenhänge:
Figure imgf000014_0001
oder oder
oder
Figure imgf000015_0001
ermittelt wird,
wobei eine der Regeleinrichtung (14) vorgegebene
Figure imgf000015_0010
oder in der Regeleinrichtung (14) hinterlegte Regeldifferenz ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s durch eine mittels des Regelbefehls (R) bewirkte Einstellung des Drehstromes im Stator (8) ein momentanes
Figure imgf000015_0002
elektrisches Bremsmoment des Rotors (7) auf ei
Figure imgf000015_0003
nen der Regeleinrichtung (14) vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung (14) bestimmten Bremsmomentsollwert
geregelt wird.
Figure imgf000015_0009
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mittels redundanter Drehzahlgeber (31, 32) einer Sensoreinrichtung (12) Drehzahlistwerte des Ro
Figure imgf000015_0004
tors (7) ermittelt werden und dass mittels einer Steuereinrichtung (13) aus den Drehzahlistwerten
Figure imgf000015_0006
ein momentaner Drehzahlwert bestimmt wird,
Figure imgf000015_0005
Figure imgf000015_0008
aus dem die momentane elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors (7) gemäß dem folgenden Zusammenhang:
Figure imgf000015_0007
ableitbar ist,
wobei p die Polanzahl der Erregerspulenanordnung (10) ist
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mittels Strommessern der Sensoreinrichtung (12) Phasen- stromistwerte
Figure imgf000016_0002
ermittelt werden und dass mittels der Regeleinrichtung (14) aus den Phasenstromistwerten
ein momentaner Drehstrom bestimmt
Figure imgf000016_0006
Figure imgf000016_0003
wird, aus dessen Amplitude
Figure imgf000016_0004
das momentane elektrische Bremsmoment des Rotors (7) nach folgendem
Figure imgf000016_0005
Zusammenhang :
Figure imgf000016_0001
ableitbar ist,
wobei
Figure imgf000016_0007
die elektrische Induktivität des Rotors (7) ist und wobei die Koppelinduktivität zwischen Rotor (7)
Figure imgf000016_0008
und Stator (8) ist.
6. Vorrichtung (5) zum Bremsen eines rotierenden Elementes (2) einer Anordnung (1)
mit einer rotierenden Wirbelstrombremse (6), die einen drehfest mit dem rotierenden Element (2) verbindbaren Rotor (7) und einen an der Anordnung (1) abstützbaren Stator (8) aufweist, und
mit einer durch einen Regelbefehl (R) einer Regeleinrichtung (14) geregelten elektrischen Energiequelle (11), die geeignet ausgebildet ist, im Bremsbetrieb eine Erregerspulenanordnung (10) des Stators (8) derart mit Drehstrom
zu speisen, dass ein Drehfeld des Stators (8) mit
Figure imgf000016_0013
einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit rotiert,
Figure imgf000016_0009
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Regeleinrichtung (14) geeignet ausgebildet ist, durch eine mittels des Regelbefehls (R) bewirkte Einstellung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000016_0010
des Drehfeldes des Stators (8) die momentane Differenz
Figure imgf000016_0011
zwischen einer momentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000016_0015
des Rotors (7) und der eingestellten elektrischen Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000016_0014
des Drehfeldes des Stators (8) auf einen der Regeleinrichtung (14) vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung (14) bestimmten Sollwert
Figure imgf000016_0012
zu regeln.
7. Vorrichtung (5) nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Regeleinrichtung (14) geeignet ausgebildet ist, durch eine mittels des Regelbefehls (R) bewirkte Einstellung de Drehstromes im Stator (8) ein momentanes elektri
Figure imgf000017_0002
sches Bremsmoment
Figure imgf000017_0003
des Rotors (7) auf einen der Regeleinrichtung (14) vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung (14) bestimmten Bremsmomentsollwert
Figure imgf000017_0004
zu regeln.
8. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Sensoreinrichtung (12) geeignet ausgebildet ist, mit tels redundanter Drehzahlgeber (31, 32) Drehzahlistwerte des Rotors (7) zu ermitteln, und dass ei
Figure imgf000017_0006
ne Steuereinrichtung (13) geeignet ausgebildet ist, aus den Drehzahlistwerten
Figure imgf000017_0012
einen momentanen Drehzahlwert
Figure imgf000017_0014
zu bestimmen, aus dem die momentane elektrische Winkelgeschwindigkeit
Figure imgf000017_0013
des Rotors (7) gemäß dem folgenden Zusammenhang:
Figure imgf000017_0005
ableitbar ist,
wobei p die Polanzahl der Erregerspulenanordnung (10) ist
9. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Sensoreinrichtung (12) geeignet ausgebildet ist, mittels Strommessern Phasenstromistwerte zu ermit
Figure imgf000017_0011
teln, und dass die Regeleinrichtung (14) geeignet ausgebildet ist, aus den Phasenstromistwerten einen
Figure imgf000017_0010
momentanen Drehstrom
Figure imgf000017_0009
zu bestimmen, aus dessen Amplitude
Figure imgf000017_0008
das momentane elektrische Bremsmoment
Figure imgf000017_0007
des Rotors (7) nach folgendem Zusammenhang:
Figure imgf000017_0001
ableitbar ist, wobei die elektrische Induktivität des Rotors (7) ist
Figure imgf000018_0001
und wobei
Figure imgf000018_0002
die Koppelinduktivität zwischen Rotor (7) und Stator (8) ist.
10. Anordnung (1), insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem rotierenden Element (2), insbesondere einer rotierenden Welle, und mit einer Vorrichtung (5) zum Bremsen des rotierenden Elementes (2),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 5 bis 8 ausgebildet ist.
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