DE1053550B - Schaltungsanordnung fuer die insbesondere zum Zweck der Nutzbremsung als Nebenschluss-maschinen ausgebildeten Triebmotoren elektrischer Fahrzeuge - Google Patents

Schaltungsanordnung fuer die insbesondere zum Zweck der Nutzbremsung als Nebenschluss-maschinen ausgebildeten Triebmotoren elektrischer Fahrzeuge

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DE1053550B
DE1053550B DES46174A DES0046174A DE1053550B DE 1053550 B DE1053550 B DE 1053550B DE S46174 A DES46174 A DE S46174A DE S0046174 A DES0046174 A DE S0046174A DE 1053550 B DE1053550 B DE 1053550B
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DE
Germany
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circuit arrangement
winding
motors
shunt
arrangement according
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Application number
DES46174A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Friedrich Siemsen
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/12Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by dc motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung für die insbesondere zum Zweck der Nutzbremsung als Nebenschlußmaschinen ausgebildeten Triebmotoren elektrischer Fahrzeuge Es ist bekannt, bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen vorzugsweise Reihenschlußmotoren zu verwenden, die eine für den Fahrzeugbetrieb besonders geeignete Drehinomentendrehzahlcharakteristik aufweisen. Bieten nun Reihenschlußmotoren beim Fahrbetrieb günstigste Verhältnisse, so ergeben sich jedoch größere Schwierigkeiten und Komplikationen, wenn die Motoren unter bestimmten Bedingungen mit einer anderen Charakteristik betrieben werden sollen. Dies gilt besonders, wenn eine Nutzbremsung beabsichtigt ist, bei der die generatorisch arbeitenden Motoren dazu dienen, die beim Bremsen wiedergewonnene Energie an das Netz zurückzuliefern.Man hat zwar versucht, bei Verwendung von Reihenschlußmotoren Nutzbremsschaltungen dadurch zu ermöglichen, daß sämtliche Feldwicklungen der Motoren in Reihe geschaltet und diese gemeinsam über Vorschaltwiderstände an die Fahrdrahtspannung angeschlossen werden. Praktisch hat jedoch diese Schaltung keine Bedeutung gewinnen können, da die in den Vorschaltwiderständen vor den FeldwicklL.ngen vernichtete Leistung wegen der erforderlichen großen Ströme so bedeutend ist, daß eine nennenswerte Stromrückgewinnung nicht mehr möglich ist. Bekannt sind weiter Schaltungen geworden, bei denen beim Bremsbetrieb die Fahrmotoren von besonderen Erregerumformern erregt werden. Wenn auch diese Anordnungen den gestellten Anforderungen entsprechen, so ist es doch insbesondere für kleinere Fahrzeuge sehr unerwünscht, daß besondere Umformer erforderlich sind, die jeweils bei Inbetriebnahme des Fahrzeuges eingeschaltet werden müssen und außerdem eine besondere Wartung, insbesondere derLager, des Kommutators und derBürsten erfordern. Weiter sind bei derartigen Anordnungen noch besondere Umschaltvorgänge zum Anschließen der Fremderregerstromquelle erforderlich.
  • Ferner ist es bekannt, die den Hauptschlußmotoren im wesentlichen eigentümlichen Vorzüge mit den Vorzügen des Nebenschlußmotors zu vereinen. Bei einer bekannten selbsttätigen Regeleinrichtung wird die Erregerspannung des Nebenschlußmotors in Abhängigkeit von der Drehzahl beeinflußt. Zu diesem Zweck ist mit dem Anker des Antriebsmotors ein Hilfsanker mechanisch gekuppelt, der im Stromkreis der Haupterregung liegt und deren Erregerwicklung vom Motorstrom durchflossen wird, wobei der Hilfsanker bei Stromaufnahme des Motors gleichfalls mechanische Arbeit liefert und dabei eine die Erregung des Hauptmotors schwächende Gegenspannung liefert, während sie bei Stromrückgang des Hauptmotors mechanische oder elektrische Arbeit leistet und dabei in letzterem Falle eine zusätzliche Spannung liefert, welche die Erregung des Hauptmotors mit zunehmender Stromrückgabe verstärkt. Diese relativ einfache Regelanordnung läßt sich jedoch nur bei besonders ausgebildeten Fahrzeugen verwenden, da meist für die Kupplung der Hilfsmaschine mit der Antriebsmaschine kein Platz vorhanden ist.
  • Bei einer anderen bekannten Schaltungsanordnung wird dem als Nebenschlußmaschine ausgebildeten Motor durch einen vom Ankerstrom des Motors beeinflußten selbsttätigen Regler ein Hauptschluß- oder Verbundverhalten gegeben. Hierbei findet ein besonders ausgebildeter NebenschlußreglerVerwendung, der im wesentlichen aus einem motorisch verstellbaren Regelwiderstand besteht, wobei der den Regelwiderstand verstellende Motor vom Ankerstrom der Arbeitsmaschine entweder unmittelbar oder mittelbar über eine Hilfsmaschine gespeist wird. Abgesehen davon, daß diese bekannte Regelanordnung einen erheblichen Aufwand erfordert, weist sie den schwerwiegenden Nachteil auf, daß sie sehr träge ist, so daß bei rasch wechselnden Belastungen die Regelung diesen nicht zu folgen vermag. Aus diesem Grunde müssen zusätzliche Einrichtungen vorgesehen sein, um den Motor vor Überlastung zu schützen.
  • Gegenstand der Erfindung ist nun eine Schaltungsanordnung für die insbesondere zum Zwecke der Nutzbremsung als Nebenschlußmaschinen ausgebildeten Triebmotoren eines elektrischen Fahrzeuges, denen durch einen vom Ankerstrom der Motoren beeinflußten selbsttätigen Regler ein Hauptschluß- oder Verbundverhalten gegeben werden kann. Gemäß der Erfindung kann für eine derartige Anordnung eine wesentliche Verbesserung dadurch erzielt werden, daß als selbsttätig arbeitender Regler ein vorzugsweise kontaktlos arbeitender Kohledruckregler verwendet wird. Dieser Regler hat den Vorzug, daß er völlig trägheitslos arbeitet, keine der Abnutzung unterliegenden Kontakte aufweist, einfach im Aufbau ist und geringe Abmessungen aufweist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine zusätzlichen Maschinen, wie Stellmotoren, Hilfsmaschinen od. dgl. benötigt werden, deren Unterbringung in den Fahrzeugen in Anbetracht der Raumknappheit stets große Schwierigkeiten bereitet.
  • Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden: Fig. 1 gibt schematisch die Schaltung eines Fahrzeugmotors gemäß der Erfindung wieder. 1 bedeutet den Anker des Fahrmotors, der in üblicher Weise wie Bahnmotoren ausgebildet ist. Der Motor weist jedoch statt einer Reihenschlußerregerwicklung die Nebenschlußfeldwicklung 2 auf, die beispielsweise für Anschluß an die Fahrdrahtspannung U ausgebildet ist. In den Stromkreis der Wicklung 2 ist eine Kohleplattensäule 3 eingeschaltet, deren Widerstand sich in Abhängigkeit von dem auf diese Säule ausgeübten Druck ändert. Der Anpreßdruck der Kohleplatten wird dabei durch einen Magnetanker 4 und eine Feder 4 a hervorgerufen. Das den Anker 4 des Kohleplattenreglers beeinflussende Feld wird im wesentlichen durch eine Wicklung 5 hervorgerufen, die von dem Ankerstrom des Fahrmotorenankers 1 durchflossen wird. Somit ist das den Anker 4 beeinflussende Feld direkt abhängig von dem Strom des Motorankers 1. Ist dieser Strom groß, wird auch ein großer Druck auf die Kohleplattensäule 3 ausgeübt, so daß der Widerstand verringert wird. Infolgedessen wird die Wicklung 2 von einem kräftigen Erregerstrom durchflossen. Mit abnehmendem Ankerstrom nehmen auch die von der Wicklung 5 hervorgerufenen Amperewindungen ab, so daß der Druck, unter dem die Kohleplatten gehalten werden, verringert wird. Infolgedessen erhöht sich der Widerstand der Kohleplattensäule und der Erregerstrom sinkt. Es ist leicht einzusehen, daß die ankerstromabhängige Erregung des Ankers 4 des Kohleplattenreglers eine ankerstromabhängige Erregung des Erregerstromes der Nebenschlußfeldwicklung 2 hervorruft. Wird, wie angedeutet, die Wicklung 2 direkt an die Fahrdrahtspannung U angelegt, so ergibt sich, daß der die Wicklung 2 durchfließende Strom verhältnismäßig klein ist, wodurch sich eine leichte und billige Ausführung des Feldreglers ergibt. Dem Kohleplattenregler 4 wird vorteilhafterweise noch eine Nebenschlußwicklung 6 (Steuerwicklung) zugeordnet, durch die es möglich gemacht wird, den Regler nach Bedarf zu beeinflussen. Durch diese Wicklung kann beispielsweise auf den höheren Fahrstufen eine Feldschwächung des Motors herbeigeführt werden, wie sie bekanntlich bei Reihenschlußmotoren in der Regel durch Nebenschlußwiderstände erreicht wird. Weiter kann mit Vorteil die Wicklung 6 beim Bremsbetrieb eingeschaltet werden, um der Maschine 1 das Verhalten eines Gegenverbundgenerators zu geben. In diesem Falle muß die Wirkung der Wicklung 6 überwiegen. Da sich bei der Bremsung gegenüber dem Fahrbetrieb der Strom in der Wicklung 5 umkehrt, ergibt sich ohne weiteres das gewünschte Regelverhalten. Es ist daher lediglich für den Bremsbetrieb eine Umschaltung der Feld- oder Ankerwicklung des Motors vorzunehmen.
  • Da sich praktisch ein erfindungsgemäß ausgebildeter Motor beim Fahrbetrieb genau so wie ein Reihenschlußmotor verhält, d. h. die Kennlinien eines Reihenschlußmotors aufweist, können selbstverständlich Motoren mit einer erfindungsgemäßen Feldregelung ohne weiteres in der Gesamtschaltung wie Reihenschlußmotoren behandelt werden, d. h., die Motoren können in Serienparallelschaltung angelassen und geregelt werden, wie dies bei Bahnmotoren im allgemeinen üblich ist. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht, wie schon angedeutet war, ohne weiteres eine Feldschwächung durch zusätzliche Beeinflussung des in den Stromkreis der Feldwicklung eingeschalteten Magnetreglers. Diese Art der Feldbeeinflussung macht es möglich, in wirksamer Weise eine Drehzahlerhöhung durch Feldscbwächung zu erzielen, ohne daß besondere schwere Kontakte oder Schalter zum Schalten von Nebenschlußwiderständen erforderlich werden.
  • Fig.2 der Zeichnung gibt im einzelnen die Ausbildung eines Feldreglers zur Regelung des Erregerstromes für einen Fahrmotor wieder. Mit 11 ist in dieser Figur ein Regelmagnet bezeichnet, der im wesentlichen aus dem topfförmigen Eisenkreis 12 und dem Tauchanker 13 besteht. Zur Erzielung bzw. Beeinflussung des Magnetfeldes dienen die Hauptstromwicklung 14 sowie die konzentrisch dazu angeordnete Nebenschlußwicklung 15. Die Wicklungen 14 und 15 liegen in dem ringförmigen Hohlraum 16, zwischen dem topfförmigen Magnetgehäuse 12 und dem feststehenden Magnetkern 17 sowie dem Tauchanker 13. Der Tauchanker 13 ist durch eine Druckstange 19 mit einem Druckteller 20 verbunden, der über eine Isolierscheibe 21 auf das Kontaktstück 22 der Kohleplattensäule 23 wirkt. Auf der linken Seite der Kohleplattensäule 23 liegen ebenfalls ein Kontaktstück 22, eine Isolierscheibe 21 und ein Druckteller 20. Durch eine in den Rahmen 26 eingeschraubte Stellschraube 25 kann über die Kohleplattensäule eine Stellkraft im Sinne einer Änderung des Luftspaltes zwischen dem beweglichen Tauchanker 13 und dem feststehenden Magnetkern 17 ausgeübt werden. Der Anker 13 steht unter der Kraft einer Feder 27, die an dem den Regler einschließenden Rahmen 26 in einer Führungsbuchse 30 geführt ist. 31 ist noch ein Druckteller, über den mittels einer Stellschraube 32 eine Einstellkraft zum Ändern der Spannung der Feder 27 ausgeübt werden kann. Durch Einstellen des Luftspaltes mittels der Stellschraube 25 sowie der Federvorspannung der Feder 27 durch die Einstellschraube 32 kann dem Regler das gewünschte Arbeitsverhalten gegeben werden. Bemerkenswert ist noch, daß die Kohleplattensäule in jedem Falle durch die Feder 27 unter einer gewissen Spannung gehalten wird, so daß stets ein gewisser Druck auf die Kohleplattensäule und damit ein gewisser Widerstand in dem Erregerstromkreis gewährleistet ist. Man kann ohne weiteres den Regler so auslegen, daß ein Durchgehen des Motors ausgeschlossen ist und daß nur innerhalb eines bestimmten Strombereiches die Maschine das Verhalten eines Reihenschlußmotors erhält. Die Regler werden mit Vorteil auf Gerätegerüsten neben den Schaltapparaten angeordnet, wodurch sich die einfachste Leitungsanordnung ergibt.
  • Einzelheiten der beschriebenen Anordnung können selbstverständlich abgeändert werden. An Stelle des Kohleplattenreglers kann u. U. auch ein Wälzkontaktregler vorhanden sein. Auch die Schaltung des Reglers kann u. U. geändert werden, indem der Regler zu der Feldwicklung parallelgeschaltet und in den Erregerstromkreis ein Widerstand eingeschaltet wird.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung für die insbesondere zum Zweck der Nutzbremsung als Nebenschlußmaschinen ausgebildeten Triebmotoren eines elektrischen Fahrzeuges, denen durch einen vom Ankerstrom der Motoren beeinfiußten selbsttätigen Regler ein Hauptschluß- oder Verbundverhalten gegeben werden kann, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise kontaktlos arbeitenden Kohledruckregler.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Umständen, z. B. bei Reihenschaltung, mehreren Motoren nur ein Feldregler zugeordnet ist.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die i\Tebenschlußfeldwicklungen der Fahrmotoren für Anschluß an die Fahrdrahtspannung ausgelegt sind.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler neben einer Stromwicklung wenigstens eine zusätzliche Spannungswicklung aufweist, um zusätzlich beim Fahrbetrieb die Motorkennlinie zu beeinflussen, z. B. eine Feldschwächung bei höheren Geschwindigkeiten zu erreichen.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine zusätzliche Nebenschlußerregerwicklung des Reglers beim Bremsen ein Betrieb der Motoren als Gegenverbundgeneratoren ermöglicht wird, wobei die Nebenschlußerregerwicklung des Magnetreglers überwiegt und die ankerstromabhängig erregte Wicklung der vorerwähnten Nebenschlußerregerwicklung entgegengerichtet ist.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohleplattensäule gemeinsam mit dem Regelmagneten innerhalb eines Rahmens eingespannt ist und daß durch Druckschrauben einerseits der Luftspalt des Regelmagneten, andererseits die Vorspannung einer zur Erzeugung des Kontaktdruckes dienenden Feder geändert werden kann. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 888 864, 336 199, 272 566, 443 850.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE272566C (de) *
DE336199C (de) * 1916-08-27 1921-04-27 Aeg Antrieb von Arbeitsmaschinen mit schwankendem Kraftbedarf durch regelbare Nebenschlussmotoren
DE443850C (de) * 1924-01-25 1927-05-10 Aeg Schaltung zum Regeln von Gleichstrommaschinen
DE888864C (de) * 1951-09-29 1953-09-07 Brown Elektrische Widerstands-, Fahr- und Bremsschaltung fuer elektrische Maschinen, vorzugsweise fuer elektrische Triebfahrzeuge

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