DE2923025A1

DE2923025A1 - Schaltungsanordnung zur steuerung einer selbsterregten widerstandsbremse einer elektrischen maschine

Info

Publication number: DE2923025A1
Application number: DE19792923025
Authority: DE
Inventors: Roger Schacher
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1979-05-04
Filing date: 1979-06-07
Publication date: 1980-11-20
Also published as: CH647204A5

Description

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Schaltungsanordnung zur Steuerung einer selbsterregten Widerstandsbremse einer elektrischen Maschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In "Elektrische Triebfahrzeuge", Dr. Karl Sachs, zweiter Band, Springer-Verlag, 1973, S. 209 ff., sind einige Ausführungsformen von Widerstandsbremsen für selbsterregte elektrische Maschinen enthalten. In Serie mit der Ankerwicklung sind die Erregerwicklung und ein Bremswiderstand angeschlossen. Mit der Ankerspannung wird die Erregerwicklung und der Bremswiderstand mit Gleichstrom gespeist. Zur Einleitung der Selbsterregung ist eine minimale Remanenzspannung erforderlich. Falls diese nicht genügt, kann in an sich bekannter Weise eine Anfangserregung auf die Erregerwicklung gegeben werden. Damit die Selbsterregung aufrecht erhalten bleibt, muss in der Maschinencharakteristik die Ankerspannung steiler verlaufen als die sogenannte Widerstandsgerade, die von den Widerstandswerten der Erregerwicklung und des Bremswiderstandes und vom Erregerstrom abhängig ist. Der einzig mögliche stabile Betriebspunkt ist der Schnittpunkt der beiden Charakteristiken. Dieser Schnittpunkt ist von der Drehzahl der Maschine abhängig, weil auch die Ankerspannung

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von dieser Drehzahl abhängt. Durch Variieren des Wertes des Bremswiderstandes kann die Neigung der Widerstandsgerade verändert und somit der Schnittpunkt der beiden Charakteristiken verschoben werden. Einen definierten Schnittpunkt erhält man jedoch nur im gesättigten, d.h. gekrümmten Bereich der Maschinencharakteristik. Im linearen Bereich der Maschinencharakteristik kann kein stabiler Punkt eingestellt und gefahren werden.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Bekannten zu beheben und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der man mit einfachen technischen Mitteln den Erregerstrom auch im Bereich des linearen Verlaufs der Maschinencharakteristik einstellen kann.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass der parallel zu der Erregerwicklung geschaltete nichtlineare Widerstand mit spannungsbegrenzender Charakteristik als ein Shunt geschaltet ist, wobei man mit dem Wert des nichtlinearen Widerstandes mit spannungsbegrenzender Charakteristik die Bremskraft des Antriebs in breitem Bereich einstellen kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäss Anspruch 2 ist der nichtlineare Widerstand durch wenigstens eine Siliziumdiode gebildet. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Siliziumdioden platzsparend sind und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. Da die erforderliche Erregerspannung bei serienerregten Maschinen

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meist niedrig ist, ist in der Regel nur eine kleine Anzahl von Siliziumdioden bei ihrer Schleusenspannung zwischen 0,6 und 0,9 V erforderlich.

Die Ausführungsform gemäss Anspruch 3 zeigt eine wirtschaftliehe Ausgestaltung des nichtlinearen Widerstandes. Die Weiterbildung nach Anspruch 4 ermöglicht, die Anzahl der Teilelemente des nichtlinearen Widerstandes und somit die Bremskraft einzustellen. Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 erlaubt, mit möglichst kleiner Anzahl der Kontakte einen beliebigen Anteil der vorhandenen Teilelemente des nichtlinearen Widerstandes einzuschalten.

Die Weiterbildung gemäss Anspruch 6 ist für mehrmotorige Antriebe bestimmt, wobei erfindungsgemäss der nichtlineare Widerstand mit spannungsbegrenzender Charakteristik nur zu einer Erregerwicklung einer Maschine geschaltet werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Schaltungen näher erläutert.

Es zeigt

Fi~. 1 die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung für einen einmotorigen Antrieb,

Fig. 2 Strom/Spannung-Charakteristiken für drei verschiedene nichtlineare Widerstände, die parallel zu der Erregerwicklung geschaltet sind,

Fig. 3 drei Gruppen von Teilelementen des nichtlinearen

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Widerstandes mit parallel geschalteten Kontakten und

Fig. 4 die erfindungsgemässe Schaltanordnung für einen viermotorigen Antrieb.

Gemäss Fig. 1 ist eine Ankerwicklung 1 in Serie mit einer Erregerwicklung 2 und einem Bremswiderstand 3 geschaltet. Parallel zu der Erregerwicklung 2 ist ein nichtlinearer Widerstand mit spannungsbegrenzender Charakteristik angeschlossen, der aus η in Serie geschalteten Siliziumdioden

4.1 bis 4.η besteht. Die Ankerspannung ist mit U bezeichnet, die Erregerspannung mit U_e< Durch die Erregerwicklung 2

fliesst der Erregerstrom I und durch den parallel geschal-' teten nichtlinearen Widerstand 4.1 bis 4.η der Shuntstrom I _h· Der Ankerstrom I ist durch die Summe des Erregerstromes I_e und des Shuntstromes I . gebildet.

Die Kurve 4.1 gemäss Fig. 2 zeigt die Charakteristik einer einzelnen Siliziumdiode 4.1, die Kurve 4.1; 4.2 die Charakteristik von zwei in Serie geschalteten Siliziumdioden 4.1 und

4.2 und die Kurve 4.1 ... 4.η die Charakteristik von η in Serie geschalteten Siliziumdioden 4.1 bis 4.n. Mit der Anzahl η der in Serie geschalteten Siliziumdioden 4.1 bis 4.η kann die Erregerspannung U vorgegeben und damit der Erregerstrom I_e eingestellt werden, der der Erregerspannung U geteilt durch den ohmschen Widerstand der Erregerwicklung 2 entspricht. Dies ist auch im Bereich des linearen Verlaufs der Maschinencharakteristik möglich. In der Charakteristik 4.1 in Fig. 2 ist die Aenderung /^U der Erregerspannung U-gezeigt, die der Aenderung ^ I . des Shuntstromes I . im nichtlinearen Widerstand 4.1 entspricht. Ohne die Wirkung

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des nichtlinearen Widerstandes 4.1 ... 4.η verhalten sich der Erregerstrom I_e und die Erregerspannung U_e proportional der Ankerspannung U_. Durch die nichtlineare Charakteristik

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des erwähnten Widerstandes gemäss Fig. 2 wird nun die Erregerspannung U_e begrenzt, wobei diese Begrenzung wirksamer wird, je kleiner die Aenderung AU_e ist, die einer bestimmten Aenderung Al_gh entspricht.

Gemäss der in Fig. 3 gezeigten beispielsweisen Ausgestaltung sind sieben Siliziumdioden 4.1 bis 4.7 in drei Gruppen zusammengefasst, wobei die erste Gruppe eine Siliziumdiode 4.1, die zweite Gruppe zwei Siliziumdioden 4.2 und 4.3 und die dritte Gruppe vier Siliziumdioden 4.4 bis 4.7 enthalten. Mit Hilfe von Kontakten 5 bis 7 kann man eine beliebige Anzahl bis zu sieben Siliziumdioden einschalten. Benötigt man z.B. fünf Siliziumdioden in Serieschaltung, wird die zweite Gruppe mit den Siliziumdioden 4.2 und 4.3 mit dem Kontakt 6 überbrückt, so dass nur die Siliziumdioden 4.1 und 4.4 bis 4.7 in dem Shunt Stromkreis I . bleiben.

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In Fig. 4 ist eine beispielsweise erfindungsgemässe Schaltungsanordnung für einen viermotorigen Antrieb dargestellt. Ankerwicklungen 1.1 bis 1.4 der einzelnen Maschinen I bis IV sind je mit dem entsprechenden Bremswiderstand 3.1 bis 3.4 in Serie geschaltet. Die erste Maschine I ist als Erregermaschine verwendet. Ihre Ankerwicklung 1.1 ist in Serie mit Erregerwicklungen 2.1 bis 2.4 aller vier Maschinen I bis IV geschaltet. Der nichtlineare Widerstand 4.1 bis 4.η ist parallel zu der Erregerwicklung 2.1 der Maschine I angeschlossen. Wie bei der Schaltung gemäss Fig. l,wird auch bei der Schaltung gemäss Fig. 4 der Erregerstrom I_g' der

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ersten Maschine I eingestellt. Die übrigen Maschinen II bis IV arbeiten dann als fremderregte Maschinen mit je einem eigenen Bremswiderstand 3.2 bis 3.4.

Der Erfindungsgegenstand ist auf das in der Zeichnung Dargestellte selbstverständlich nicht beschränkt. Man kann die Teilelemente des nichtlinearen Widerstandes auch anders gruppieren und andere an sich bekannte nichtlin&are Widerstände verwenden.

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Claims

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PL/dh

t| - a -

Patentansprüche

1.!Schaltungsanordnung zur Steuerung einer selbsterregten

] ν / Widerstandsbremse einer elektrischen Maschine, bei der

I eine Ankerwicklung und eine Erregerwicklung der Maschine

I sowie ein Bremswiderstand in Serie geschaltet sind, da-

I 5 durch gekennzeichnet, dass parallel zu der Erregerwick- I lung (2) ein nichtlinearer Widerstand (4.1 bis 4.n) mit

spannungsbegrenzender Charakteristik geschaltet ist.

■ 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- ;'. net, dass als nichtlinearer Widerstand (4.1 bis 4.n)

10 wenigstens eine Siliziumdiode vorgesehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als nichtlinearer Widerstand (4.1 bis 4.n) wenigstens eine Selengleichrichterplatte vorgesehen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-15 net, dass der nichtlineare Widerstand (4.1 bis 4.n) wenigstens zwei Gruppen von nichtlinearen Widerständen

(4.Ij 4.2 und 4.3; 4.4 bis 4.7) enthält, die in Serie geschaltet sind, wobei parallel zu jeder Gruppe ein Kontakt (5, 6, 7) geschaltet ist.

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5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Gruppe ein nichtlinearer Widerstand (4.1) vorgesehen ist, und dass je eine weitere Gruppe die doppelte Anzahl an nichtlinearen Widerständen (4.2 und 4.3; 4.4 bis 4.7) aufweist, wobei die Anzahl dernichtlinearen Widerstände (4.1, ..., 4.7) in allen Gruppen verschieden ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 für mehrmotorige Antriebe, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtlineare Widerstand (4.1 bis 4.n) parallel zu der Erregerwicklung (2.1) einer Maschine (I) geschaltet ist, wobei diese Erregerwicklung (2.1) in Serie mit den Erregerwicklungen (2.2 bis 2.4) der übrigen Maschinen (II bis IV) geschaltet ist, die als fremderregte Maschinen ausgebildet sind,

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Bezeichnungsliste

1 = Ankerwicklung 2 = Erregerwicklung 3 = Bremswiderstand 4.1 bis 4.η = nichtlinearer Widerstand mit span nungsbegrenzender Charakteristik Siliziumdioden 5 bis 7 = Kontakte ^ua = Ankerspannung = Ankerstrom ^ue = Erregerspannung = Erregerstrom ¹Ih = Shuntstrom

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