-
Bremsanordnung für Gleichstromreihenschlußmotoren 'Bei Nutzbremseim-ichtungen
mit Fremderregung nach dem Patent 677404 wird die Nutzbremsung. durch eine vorausgehende
Kurzschlußbremse eingeleitet, und zwar derart, d:aß im Augenblick .des Überwiegens
der Bremsspannung über die Netzspannung um einen vorbestimmten Betrag das Netz durch
den Rückgewinnungsselbstschalter an die bremsenden Motoren angeschlossen wird. Dabei
werden verschiedene zur Herstellung der Nutzbremse mit Fremderregung notwendige
Kontakte geschlossen und nicht mehr notwendige, bisher für die Kurzschlußbremsung
geschlossene Kontakte geöffnet. Derartige Schaltungen haben den Vorteil, daß sich
im Fahrschalter die Kurzschluß- -und die Nutzbremsstellungen decken, daß das Umschalten
von der einen Bremsart in die andere nicht von Hand, sondern selbsttätig vor sich
geht, und daß schließlich bei dieser Umschaltung eine Bremsleistungsunterbrechung
vermieden wird. Beim Sinken der Bremsspannung unter die Netzspannung infolge des
Absinkens .der Fahrgeschwindigkeit vollzieht sich ebenso selbsttätig das Zurückschalten
von der Nützbremsschaltung in die Kurzschlußbremsförm, und zwar ebenfalls ohne Bremsleistungsunterbrechung.
Hierbei wird eine mehr oder minder große Zahl von Kontakten betätigt, die nicht
im Fahrschalter untergebracht zu sein brauchen, sondern, in einem Kontaktsystem
vereinigt, durch einen Elektromagneten bedienbar gemacht werden können.
-
Der Zweck der im folgenden beschriebenen Erfindung ist, die Einrichtung
für Nutzbremsanlagen in elektrischen Fahrzeugen zu vereinfachen und zu verbilligen,
ohne die obenerw ähnten Vorteile aufzugeben; vielmehr die Betriebssicherheit noch_
zu steigern.
-
Die Erfindung besteht darin, daß das Motorfeld bzw. die Motorfelder
und die Fremderregerstromquelle derartig in Reihe geschaltet an den Enden eines
Stabilisierungswiderstandes liegen, daß der Ankerbremsstrom bei Kurzschlußbiexnsung
sowohl den Stabilisierungswiderstand als auch das Motorfeld oder die Motorfelder
in gleicher Richtung wie der Fremderregerstrom und bei Nutzbremsung nur den Stabilisierungswiderstand
allein in der gleichen Richtung durchfließt, während das Motorfeld bzw. die Motorfelder
nur vom Fremderregerstrom erregt werden.
-
Es ist bereits eine Schaltung für eine fremderregte Widerstandsbremsung
bekanntgeworden, bei welcher das Motorfeld und die Fremderregerstromquelle so an
den Enden eines Stabilisierungswiderstandes ,angeschlossen ist, daß dieser Widerstand
sowohl vom Ankerbremsstromals ;auch vom Fremderregerstrom in gleicher Richtung durchflossen
wird.
Bei dieser Anordnung handelt es sich jedoch nicht um Gleichstromreihenschlußmotoren,
die in vereinigter Nutz- und Kurzschlußbremsung abgebremst werden. Sie unterscheidet
sich von der erfindungsgemäßen wesentlich dadurch, daß bei der letzteren der Kurzschlußbremswiderstand
zwischen Feld und Erregerstromquelle angeschlossen ist. Bei der bekannten Einrichtung
trifft dies nicht zu. Deshalb wird ,auch dort bei der Kurzschlußbr emsung die Motorwicklung
nicht vom Ankerstrom durchflossen.
-
In Abb. r ist das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung
veranschaulicht. Dabei kennzeichnen a den Anker, f .das Feld, e die Erregerstromquelle,
r das Stromrückgewinnungsschütz mit den Kontakten hr, biv den Bremswiderstand, siv
den Stabilisierungswiderstand --und s Schützkontakte. Die übrigen Schaltbilder beziehen
sich zumeist auf Bremssteuerungen mit zwei Motoren. Derartige zweimotorigeAnlagen
können beim Bremsen auch wie eine Einmotorenanlage behandelt werden, wenn nämlich
sowohl die Anker beider Motoren miteinander dauernd in Reihe als auch die Felder
derselben in Reihe gelegt werden. Beim Fahren kann dagegen eine Reihenparallelschaltung
der beiden Motoren ganz unabhängig davon in bekannter Form bewirkt werden.
-
Da die Kurzschlußbremse der Nutzbremse vorausgeht, so können sich
auch hier wie im Falle des Hauptpatents die Kurzschlußbrems-und die Nutzbremsstellungen
im Fahrschalter decken. Die ersten Bremsstellungen des Fahrschalters bewirken stets
im ersten Augenblick beim Beginn der Bremsung Kurzschlußbremsung, die bestehen bleibt,
wenn die Bremsspannung nicht über die Netzspannung steigt. Geschieht letzteres,
so bewirkt die jeweils eingeschaltete Bremsstellung Nutzbremsung, da in diesem Falle
durch den bekannten Stromrückgewinnungsselbstschalter der Anschluß des Netzes an
die bremsenden Motoren erfolgt.
-
Mit obiger vereinigter Kurzschluß- -und Nutzbremssch@altung für einen
Motor oder eine Motorgruppe allein ist nun eine schaltungstechnische Anordnung gefunden,
welche zur erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer neuartigen Nutzbremsschaltung für
zwei Motoren oder zwei Motorgruppen mit zwei Bremswiderstandssätzen benutzt wird.
Diese besteht, wie Abb. z zeigt, darin, da,ß die Feldenden oder Feldergruppenenden,
welche an die beim Beginn der Nutzbremsung stromlos werdenden, jedem Anker oder
jeder Ankergruppe zugeordneten Kurzschlußbremswiderstände angcschlossen sind, durch
die Fremderregerstromquelle verbunden' werden, jedes der beiden freien Enden der
Felder oder Feldergruppen aber mit verschiedenen Punkten eines zwischen den Motorankern
mit ihnen unmittelbar in Reihe liegenden Stabilisierungswiderstandes so verbunden-werden,
daß letzterer immer vom Ankerbremsstrom und vom Felderregerstrom der Felder in gleicher
Richtung durchflossen wird. Grundsätzlich ist diese Schaltung eine Wiederholung
der oben beschriebenen einmotorigen Nutzbremsschaltung, indem zwei,der letzteren
gleichsam spiegelbildlich aneinandergereiht werden. Dabei wird erfindungsgemäß der
andernfalls zweimal notwendige Erregeranker und desgleichen der doppelte Stabilisierungswiderstand
zusammengezogen in einen einzigen Erregeranker und einen einzigen Stabilisierungswiderstand.
Um die Stromrichtung des Erregerstromes der Felder (gestrichelt gezeichneter Pfeil)
mit der .des Rückgewinnungsstromes im Stabilisierungswiderstand (gefiedert gezeichneter
Pfeil) iri Übereinstimmung zu bringen, wird entweder die an sich für gewöhnliche
Kurzschlußbremsschaltungen ohne Fremderregung bekannte überkreuzschaltung der Anker
und Felder der Motoren durch Überkreuzung der Verbindungen zwischen den äußeren
Ankerpunkten und den beiden Bremswiderstandssätzen bewirkt (Abb. z), oder es wird
erfindungsgemäß die Verkreuzung der Verbindungen zwischen den Felderenden und den
Stabilisierungswiderstandsanschlüssen angewandt, welche an den inneren Ankerpunkten
liegen (Abb.3). Die letztgenannte überkreuzschaltung hat den Vorteil, daß die Motbranker
bei Kurzschlußbremsung ihre eigenen Felder erregen, so daß gegenüber der überkreuzung
zwischen Anker und Feldern in der Kurzsch'lußbremsschaltung eine höhere Sicherheit
besteht, z. B. im Falle des Ausbleibens der Netzspannung und gleichzeitigem Ausfall
der Fremderregung in den Bremsstellungen. Um jedoch bei der der Nutzbremsung vorausgehenden
Kurzschlußbremsungeine Umpolung zu vermeiden, wird bei dem in Abb.3 dargestellten
Schaltbeispiel zunächst durch eine vermittels eines Schaltkontaktpaares s bewirkte
Verbindung .der Felder/, und f 2 der Stabilisierungswiderstandsiv oder ein
Teil desselben kurzgeschlossen. Mit Vorteil kann man auch statt des Stabilisierungswiderstandes
eine Gegenverbundwicklung auf der Erregermaschine anbringen, die schaltungstechnisch
an derselben Stelle liegt wie der Stabilisierungswiderstand.
-
Es ist auch eine Einleitung der Nutzbremse möglich, wenn die Abschaltung
der Widerstände bw1 und bivz durch die Kontakte kr bei Vorhandensein der Netzspannung
bereits vollzogen wird, bevor die Bremsstellung t eingeschaltet wird. Die Anker
sind dabei auch in der Lage, die nötige Überspannung zu erzeugen.
Auch
bei der überkreuzschaltung nach Abb. a wird durch die Erfindung die Betriebssicherheit
erheblich gesteigert. Trotz eines Drahtbruches oder eines offenen Kontaktes in einem
der Ankerzweige wird nämlich der eine oder andere Motor wegen der nicht unterbrochenen
Fremderregung allein wenigstens in Kurzschlußbremsung wirken. Tritt eine ähnliche
Störung an der Erregerstromquelle ein, so bremsen beide Motoren mit Selbsterregung
in Kurzschlußbremsung und auch in Nutzbremsung. Nur eine Störung im Stabilisierungswiderstand
oder in einem Feldzweige unterbindet jegliche Bremswirkung, da dann bei beiden Bremsungsarten
weder Selbst- noch Fremderregung möglich ist.
-
Die angegebenen Bremsschaltungsarten erfassen, als in den Erfindungsbereich
gehörend, auch diejenigen Nutzbremsschaltungen für vier Motoren, die in zwei Gruppen
zu je zwei Motoren gelegt werden, wobei jede Gruppe die beiden, Motoren in dauernder
Parallelschaltung oder .auch in dauernder Reihenschaltung hält.
-
Bei den oben beschriebenen mehrmotorigen Nutzbremsschaltungen kann
weiterhin erfindungsgemäß der eine der beiden Bremswiderstandssätze zwecks Ersparnis
an Regelkontakten im Fahrschalter nur als Hilfsbremswiderstand ,ausgebildet werden
(Abb. q.), indem er im wesentlichen nur zur Einleitung der Nutzbremse durch die
vorausgehende Kurzschlußbremse dient. Er wird nach beendeter Nutzbremsung zwecks
Fortsetzung der Kurzsc'hlußbremsung zwar auch wieder in den Bremsstromkreis eingeschaltet,
wird aber dann wegen seines vollen Ohmwertes den ihm zugeordneten Anker in seiner
Bremswirkung beschränken. Die noch zu leistende Kurzschlußbremsarbeit zwecks endgültiger
Stillsetzung des Fahrzeugs muß dann der andere Anker mit seinen regelbaren Widerständen
übernehmen. Für die Nutzbremse tritt eine derartige Beschränkung nicht ein, weil
die Bremswiderstände dann außerhalb des Nutzbremsstromkreises liegen, also keinen
Strom mehr führen. Was den Sicherheitsgrad hinsichtlich der Gefahr eines Drahtbruches
bei dieser einseitigen Kurzschlußbremseanbetrifft, so ist er für den Fall der Nichtüberkreuzschaltung
der Anker mit den Feldern kaum beeinträchtigt, selbst dann nicht, wenn der Drahtbruch
in dem Motorkreis mit den regelbaren Kurzschlußbremswiderständen eingetreten ist,
so daß dem anderen Motor mit den nicht regelbaren Bremswiderständen gelegentlich
die .alleinige Bremsarbeit zufiele. Unter dem Einfluß der Fremderregung wird nämlich
dieser Motor trotz der nicht kurzschließbaren Bremswiderstände auch bis zum Stillstand
bremsen, wenn auch auf verlängertem Bremsweg. Der Fahrer kann dabei mit der mechanischen
Handbremse leicht nachhelfen.
-
Erfindungsgemäß kann im Fahrschalter die Zahl der Regelkontakte auch
in anderer Weise eingeschränkt werden, die eine Einseitigkeit der Kurzschlußbremse
vermeidet, nämlich in der .Beseitigung aller Regelkontakte für beide obenerwähnten
Sätze der Kurzschlußbremswiderstände und in der Anwendung eines besonderen, mit
den im Fahrschalter nur einmalig vorhandenen Regelkontakten verbundenen Widerstandes
bw3 (Abb. 5 und 6), der nicht nur zum stufenweisen Kurzschlußbremsen, sondern auch
zum Anlassen der Motoren dient. Die beiden anderen nicht regelbaren Kurzschlußbremswiderstände
bwl und bw. sind dann nur Hilfsbremswiderstände und dienen lediglich zur Einleitung
der Nutzbremse durch Kurzschlußbremsen auf den ersten Bremsstellungen. Durch ein
doppelpoliges Negativschütz (oder zwei einzelne Schütze s1 und s2) müssen dieselben
bei fehlender Netzspannung dauernd kurzgeschlossen gehalten werden, damit sie in
diesem Falle die stufenweise Kurzschlußbremse nicht schwächen. Hierbei werden beide
Motoren gleichmäßig beansprucht. Damit andererseits bei vorhandener Netzspannung
die Nutzbremse in voller Wirkung zustande kommt, muß durch ein von der Netzspannung
aus einschaltbares Schütz der ganze regelbare Widerstandbws in den Nutzbremsstellungen
des Fahrschalters kurzgeschlossen gehalten werden. Ein kleiner Teil desselben wird
dabei nicht mitkurzgeschlossen und bleibt als Stabilisierungswiderstand stv im Ankerstromkreis
(Rückgewinnungsstromkreis). Dieses Verfahren läßt sich nicht nur bei der Bremsschaltung
von Motoren mit überkreuzsch.altung der Felder und Anker, sondern auch bei derjenigen
mit Nichtüberkreuzschaltung der Felder und Anker mit gleichem Vorteil anwenden.
-
Zur weiteren Vereinfachung derartiger Schaltanlagen wird erfindungsgemäß
eine Regelung der Nutzbremse, die bisher in bekannter Form in einer Spannungsregelung
der Erregermaschine durch besondere Kontakte zum Schalten von besonderen Hilfswiderständen
an passender Stelle des Motorgeneratorsatzes ausgeführt wurde, durch Wiederbenutzung
der Feldschwächungswiderstände l w, und 1w2 (Abb. 7) für die Motorfelder
in den ersten Bremsstellungen des Fahrschalters in ähnlicher Weise bewirkt wie in
den letzten Fahrstellungen. Die Ersparnis an Kontakten, Widerständen und Leitungen
liegt hier darin, daß Teile, die bereits für :das Fahren vorhanden sein müssen,
in .den Bremsstellungen wieder benutzt wenden, und daß vor allem die besonderen
obenerwähnten Regelkontakte im Fahrschalter wegfallen.
Wenn als
Fremderregerstromquelle ein Motorgenerator vorgesehen wird, so liegt die Möglichkeit
vor, diesen Maschinensatz entweder durch dauernden Anschluß des Hilfsmotors oder
nur während des Schaltens der Fahrkurbel ,auf den Bremsstellungen laufen zu lassen.
Im ersteren Falle könnte der Erregeranker in den Bremsstellungen dauernd, also auch
schon bei Beginn des Bremsens, an die Motorfelder angeschlossen sein. Wenn aber
vor Beginn des Bremsens die Netzspannung aussetzt, so ist bei längerer stromloser
Fahrt in der Nullstellung damit zu rechnen, daß inzwischen der Motorgenerator zum
Stillstand kommt. Die Folge wäre dann ein Verhindern oder eine erhebliche Verzögerung
des Ansprechens der nur noch möglichen Kurzschlußbremse mit Selbsterregung, da durch
den stillstehenden Erregeranker eine viel zu große Feldschwächung bestehen würde.
Diesem Übelstand .soll erfindungsgemäß ein von der Netzspannung bedientes Schütz
vorbeugen, welches bei fehlender Netzspannung den Erregerschalter abgeschaltet hält.
Dadurch ist die Gewähr gegeben, daß nach beendigter Nutzbremse mit Fremderregung
die sich wieder anschließende Kurzschlußbremse' ebenfalls mit Fremderregung weiterwirkt.
Im Falle fehlender Netzspannung, wo keine Nutzbremse, sondern nur eine Kurzschlußbremse
möglich ist, wird die letztere auch . ohne Fremderregung wirksam. Sie ist auch in
dieser Form durchaus ausreichend, weil der Fahrer sofort fühlt, daß eine stufenweise
Bedienung .der Bremsstellungen bis zur letzten erforderlich wird.
-
Die im vorstehenden beschriebene überwachung des Erregerankers durch
das Schütz ist auch bei dem obenerwähnt.en Fall des Anwerfens des Erregermaschinensatzes
nur in den Bremsstellungen in gleicher Form und aus gleichen Gründen notwendig.
Man kann den Hilfsmotor des 1NIaschinensatzes dann auch von der Bremsspannung der
Motoren speisen lassen. Die Zugspule des Schützes für das Einschalten des Erregerankers
muß dann ebenfalls an die Bremsspannung der Motoren gelegt werden. Diese Anordnung
ergibt dann eine Kurzschlußbremse mit Fremderregung auch bei fehlender Netzspannung.
Für diesen Zweck wird noch weiterhin erfindungsgemäß ein nur von der Netzspannung
abhängiges Relais angewendet, welches Umschalthilfskontakte bedient, die bei .eingeschaltetem
Relais den Hilfsmotor an die Netzspannung anschließen, während sie bei abgefallenem
Relais den Hilfsmotor an die Bremsspannung der Fahrmotoren legen. Damit beim Einschalten
das von der Netzspannung abhängige Relais rechtzeitig anspricht, wird es durch Voreilkontakte
im Fahrschalter zwischen der Nullstellung und der ersten Bremsstellung vorzeitig
bedient.
-
In Abb. 8 ist die im vorstellenden beschriebene Schaltanordnung dargestellt.
Ihre Wirkungsweise ist folgende: Bei vorhandener Netzspannung wird die Spule des
Schützes s1 erregt und damit der die Erregermaschine e antreibende Motor m an das
Netz gelegt. Gleichzeitig wird auch das Schütz s2 erregt, so 'daß die Erregermaschine
e in Reihe mit dem Feldfund .dem Stabilisierungswiderstand stv geschaltet wird.
Das Einsetzen der Bremsung vollzieht :sich dann in der beschriebenen Weise. Tritt
Nutzbremsung .ein, so wird durch das Rückgewinnungsschütz a^ der Kontakt k1 geschlossen
und dadurch das Schütz s3 erregt, welches den Bremswiderstand btv abschaltet.
-
Ist Netzspannung nicht vorhanden, so bleibt das Schütz s, .in der
dargestellten Lage, so daß der Motor in an der Bremsspannung liegt und die Erregermaschine
e antreibt. Das Schütz s2 liegt dann ebenfalls an der Bremsspannung, @es erfolgt
jedoch zunächst kein Anziehen desselben, da die Bremsspannung nur langsam anwächst.
Das Offenbleiben des Schützes s2 wirkt sich insofern günstig aus, als die noch wenig
Spannung ,erzeugende Maschine e nicht zum Feld/ parallel geschaltet ist und
damit die Selbsterregung des bremsenden Motors nicht beeinträchtigt.
-
Wenn aus betrieblichen Gründen große Bremsleistungen durch hohe Einstellung
der Fremderregung nötig werden, so werden die beiden Fahrmotoren bei Nutzbremsung
derart geschaltet, daß die Felder dauernd in Reihe bleiben, die Anker jedoch zuerst
zueinander parallel und später bei bis zu einem gewissen Grade abgeflauter Nutzbremswirkung,
die bis zu einem endgültigen Elbflauen fortgesetzt wird, in Reihe gelegt werden.
An die Nutzbremse schließt sich dann die Kurzschlußbremse an. Die Umschaltung der
Anker von Parallel auf Reihe geschieht mittels eines hinreichend großen, aber kurzzeitig
belasteten Widerstandes uav (Abb. 9). Da es dem Fahrer schwer fallen dürfte, diese
Umschaltung im richtigen Zeitpunkt zu vollziehen :und dabei zu große Stromstöße
erzeugt würden, so soll dieselbe mittels Schütz oder elektrisch bedienter Schaltgeräte
(s1, s2, s3 und @sl) selbsttätig geschehen, und zwar überwacht von einem vom Ankerstrom
durchflossenen Relais. In der Schaltung nach der Abb.9 sind noch parallel zu den
Ankern a1 und a2 Ausgleichswiderstände atvl und atv. gelegt, um in der Parallelschaltung
der Motoren eine gleichmäßige Belastung derselben zu erzielen. Anschließend sei
noch darauf hingewiesen, daß die nicht unwichtige Parallelreihenschaltung beim.
Nutzbremsen bei den
meisten Schaltformen dann möglich ist, wenn
jedem Anker ein Stabilisierungswiderstand und jedem Feld ein eigener Erregeranker
zuerteilt wird.