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Nutzbremsschaltung für elektrische Fahrzeuge mit Gleichstrom-Reihenschlußmotoren
Die bekannten auf Selbsterregung beruhenden Nutzbremsschaltungen der Gleichstrom-Reihenschlußmotoren,
bei denen die Anker oder Ankergruppen sowie die Feldwicklungen der als Stromerzeuger
geschalteten Motoren in Reihenschaltung liegen, sind bei höchsten Fahrgeschwindigkeiten
in ihrer Auswirkung für die Motoren und das abzubremsende Fahrzeug nicht ohne Gefahr,
weil die der Nutzbremsung vorausgehende Kurzschlußbremsung dann eine die Netzspannung
zu weit übersteigende Ankerspannung erzeugt. Werden die Motoren in einem solchen
Fall zwecks Stromrückgewinnung an das Netz angeschlossen, so wird der Rückstrom
gefährlich groß. Es ist bereits vorgeschlagen worden, diesen Rückstrom durch einen
Vorschaltwiderstand vor dem Netz bis auf einungefährliches Maß zu begrenzen. Mit
Rücksicht auf eine nicht zu weit gehende Herabsetzung des Wirkungsgrades der Stromrückgewinnung
bleibt der Stromstoß aber trotzdem noch ziemlich bedeutend, so daß der Bremsstoß
ein Schleifen der Radsätze herbeiführt, wobei der jeweilige Zustand der Fahrschienen
mit von Einfluß ist.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet diesen Nachteil und gewährleistet
neben einer wesentlichen und gleichmäßigen Begrenzung der Ankerspannung bei Nutzbremsung
zugleich eine zur Vermeidung des Räderschleifens ausreichende- Begrenzung des Bremsstoßes
beim Einsetzen der Nutzbremsung während der höchsten Fahrgeschwindigkeit. Zur Erreichung
dieses Zieles werden fest eingestellte Vorschaltwiderstände von mehr oder minder
geringem Ohmwert in den oder die Ankerzweige gelegt. Zur Verstärkung der Wirkung
dieser Widerstände kann gleichzeitig auch eine Feldschwächung der bremsenden Motoren
Anwendung finden. Diese Feldschwächung erfolgt selbsttätig mit Hilfe eines. Feldschwächungsrelais,
dessen Zugspule vom Kurzschlußbremsstrom erregt wird und schon bei geringer Stromstärke
anspricht, bevor die bremsenden Motoren an das Netz angeschlossen werden. So kann
die Einlegung des Ankervorschaltwid-erstandes und die selbsttätige Feldschwächung
noch vor den Netzanschluß an die bremsenden Motoren erfolgen. Weiterhin ist :es
möglich, den Ankervorschaltwiderstand und den Feldschwächungswiderstand so zu vereinigen,
daß ersterer sich an der Feldschwächung mit beteiligt und zugleich als Stabilisierungswiderstand
wirksam ist, sobald das Netz angeschlossen wird. Ferner kann das Feldschwächungsrelais
erfindungsgemäß in verschiedener Form geschaltet b:zw. .ausgeführt werden. Einmal
wird die Starkstromzugspule desselben unmittelbar mit
dem Motorfeld
in Reihe gelegt, so daß sie beim Ansprechen des Relais durch den Feldschwächungswiderstand
zugleich mit dem Motorfeld geschwächt wird, oder die Zugspule des Relais wird dem
durchschnittlichen Spannungsverbrauch des Motorfeldes entsprechend bemessen und
gegebenenfalls mit einem Vor= schaltwiderstand in Reihe zur Feldspule parallel geschaltet,
bevor das Netz an die bremsenden Motoren angeschlossen wird.
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Erfindungsgemäß wird der Ankervorschaltwiderstand nach Herabsetzung
der Höchstgeschwindigkeit durch den Fahrschalter während des stufenweisen Weiterschaltens
der Bremsstellungen an der Schaltstufenstelle kurzgeschlossen, an welcher es entsprechend
seinem Ohmwert im Vergleich zu den Stufenwerten .des Regelwiderstandes notwendig
ist, so daß der Ankervorschaltwiderstand der endgültigen Stillsetzung des Fahrzeuges
nicht mehr hindernd im Weg steht. Der obenerwähnte selbsttätig eingeschaltete Feldschwächungswiderstand
wird mit dem Abklingen des Kurzschlußbremsstromes nach Verminderung der Fahrgeschwindigkeit
auch wieder selbsttätig abgeschaltet. Durch die in der beschriebenen Weise vor sich
gehende selbsttätige Einschaltung der Feldschwächung vermittels des Relais wird
das Ansprechen der Bremse nicht verzögert. .Die letztere setzt vielmehr sofort ein.
Nach vollzogener Schließung der Relaiskontakte erfolgt das weitere Anwachsen der
Bremsspannung und somit auch der Ankerstromstärke etwas gedämpft. Diese Tatsache
trägt dazu bei, das etwaige Schleifen der Räder beim Begimz der Nutzbremsung in
höchster Fahrgesdhwindigkeit zu verhindern.
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Die Vereinigung der beiden vorstehend erläuterten Mittel des Vorschaltens
eines Widerstandes vor den Anker und der selbsttätigen Schwächung des Motorfeldes
hat eine Verkleinerung des Widerstandes zur Folge und steigert damit den Wirkungsgrad
der Stromrückgewinnung. Der letztere wird ganz besonders günstig, wenn der Vorschaltwiderstand
derart geschaltet ist, daß er zwei Aufgaben erfüllen kann, nämlich die Ankerspannung
zu drosseln und gleichzeitig das Feld zu schwächen. In diesem Fall kann der Widerstand
den für die neuartige Nutzbremsschaltung denkbar niedrigsten Ohrnwert erhalten.
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Es ist schon eine Nutzbremsschaltung bekanntgeworden, bei der in den
Ankerstromkreis zum Schutze der Motoranker ein kurzschließbarer Widerstand gelegt
ist. Sie arbeitet jedoch weder wie die Einrichtung nach der Erfindung mit Selbsterregung,
noch geht ihr eine Kurzschlußbremsung voraus. Des weiteren wird bei ihr auch nicht
der zur Begrenzung der Nutzbremsstöße vorgesehene Widerstand nach erfolgter Geschwindigkeitsverminderung
während des Weiterschaltens der Bremsstellungen als Bremsstufenwiderstand kurzgeschlossen.
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Näher kommt dem Erfindungsgegenstand schon eine bekannte Bremsanordnung,
bei welcher die Nutzbremsung von Gleichstrom-Reihenschlußmotoren ebenfalls mit Selbsterregung
arbeitet, wobei in den Kurzschlußbremskreis ein auf einen bestimmten Wert eingestellter
Widerstand gelegt ist. Die erfindungsgemäße Schaltung unterscheidet sich jedoch
von der bekannten wesentlich dadurch, daß der zusätzliche Widerstand im Ankerkreis
unmittelbar vor dem Netzanschluß liegt, damit die Bremsüberspannung schon während
.der vorausgehenden Kurzschlußbremsung bis auf ein ungefährliches Maß herabgesetzt
wird, so daß Bremsstöße mit Sicherheit vermieden werden. Bei der bekannten Schaltung
hat jedoch der Schutzwiderstand nur die Aufgabe der Stabilisierung der Nutzbremse
und wird deshalb während der Bremsung auch nicht kurzgeschlossen. Er hat nur einen
Ohmwert in der Größenordnung von knapp einem Motorankerwiderstand, und ist weder
dazu bestimmt noch imstande, einen kurzschluß; artigen Rückstromstoß ins Netz im
Falle des Einschaltens der ersten Bremsstellung während .der höchsten Fahrgeschwindigkeit
zu verhindern.
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In der Zeichnung ist die vorliegende Erfindung in verschiedenen Schaltungsbeispielen
dargestellt. Es bedeuten in allen Abbildungen die Bezugszeichen f das Netz, e die
Kontakte des Stromrückgewinnungsschützes, welche den bzw. die bremsenden Motoren
an das Netz anschließen, a1 und b1 bzw. a° und b= die Anker bzw. Felder der
bremsenden Motoren und cl bzw. c-' die Bremswiderstände.
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Nach Abb. i ist in den Ankerzweig des Bremskreises ein auf einen bestimmten
Ohmwert :eingestellter Widerstand d eingeschaltet, der die Ankerspannung begrenzen
und die Bremsstöße bei höchsten Fahrgeschwindigkeiten herabsetzen soll. Nachdem
die Fahrgeschwindigkeit auf ein bestimmtes Maß vermindert ist, wird dieser Widerstand
wieder in der oben geschilderten Weise abgeschaltet.
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Nach Abb. a ist außerdem ein Widerstand g über Kontakte i eines .durch
eine Spule 1a gesteuerten Feldschwächungsrelais parallel zum Feld b geschaltet.
Die Spule 1t ist eine Starkstromspule, die vom Kurzschlußbremsstrom erregt wird
und schon bei geringer Stromstärke das Schließen der Kontakte i bewirkt.
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Nach -der Abb.3 ist der im Ankerzweig liegende Widerstandd mit dem
Widerstand g derart verbunden, daß im Fall des Ansprechens des Feldschwächungsrelais
h, i beide Widerstände feldschwächend wirken.
Die Spule lt
des Feldschwächungsrelais kann auch mit der Motorfeldwicklung b in Reihe geschaltet
sein. Beim Ansprechen des Schützes h, i und Einschaltung des Widerstandesg
wird demüach auch die Erregung der Spule k mitgeschwächt. Bei dieser Anordnung kann
es eintreten,- d.aß nach Anziehen des Schützes und .erfolgter Feldschwächung seiner
Spule lt das Schütz wieder abfällt und kurz darauf wieder anzieht. Dadurch ergeben
sich eine oder mehrere zusätzliche Bremsstufen, ohne daß hierfür besondere Bremsstellungen
im Fahrschalter angeordnet werden müssen.
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Die Ab,b. ¢ zeigt endlich ein Schaltungsbeispiel für zwei Motoren
a1, b1 und a2, b2.
Jeder Motor ist mit seiner eigenen Feldwicklung zu einem
Bremskreis geschaltet, so daß bei L nterbrechung eines Drahtes in einem der Kreise
der andere Bremskreis immer noch wirksam bleibt. Die Widerstände dl, d= sind zwischen
den Enden angezapft und dadurch in zwei Teile zerlegt. Die äußerenTeile der Widerstände
liegen in je einem der Ankerzweige, während die gesamten Widerstände nach Schließen
der Kontakte il b.zw: i= parallel zu den Feldern b1, b2 geschaltet werden und diese
schwächen. Die Bedienung der Kontakte il, i2 erfolgt durch Schütze der in den Abb.
a und 3 dargestellten Art.