CH383490A - Schaltungsanordnung zur Bremsung mindestens eines Einphasenwechselstrom-Kollektormotors - Google Patents

Description

  Schaltungsanordnung zur Bremsung mindestens eines     Einphasenwechselstrom-          Kollektormotors       In der     schweiz.    Patentschrift Nr. 320185 ist eine  Brückenschaltung für     Wechselstromkollektormaschi-          nen    beschrieben, bei welcher in der Motorschaltung  mittels einer im Brückenzweig angeordneten Drossel  spule eine phasenschiebende Wirkung erzielt wird.  Umgekehrt würde die Einschaltung eines     kapazitiven     Widerstandes die Phasenlage des Netzstromes ver  schlechtern. Die     Erfindung    benützt eine ähnliche  Schaltungsanordnung.

   Dabei ist ein reiner Wirk  widerstand oder ein wenigstens eine Wirkkomponente  aufweisender Widerstand als Bremswiderstand vor  gesehen, der elektrische Leistung zweckmässig in der  Grössenordnung der Bremsleistung in Wärme umzu  setzen vermag. Untersucht man diese Schaltung, so  stellt sich nämlich heraus, dass sich oberhalb einer be  stimmten Geschwindigkeit die Phasenlage des Anker  stromes gegenüber jener des Feldstromes um mehr  als     90     verdreht und der Motor zum Generator wird.

    Zum Stande der Technik sei noch auf die ausführ  lichen Abhandlungen von     Leyvraz,    Bulletin     Oerlikon     1950, Hefte     283/84    und     Mirow        ETZ    1938, S.     433/     464 verwiesen.  



  Gemäss der Erfindung haben der Anker- und der  Feldkreis einen ihnen gemeinsamen Strompfad, in  dem der erwähnte Bremswiderstand angeordnet ist.  Drei erste Ausführungsbeispiele seien zunächst für  einen Motor allein in den     Fig.    1, 2 und 3 dargestellt.  Der Ankerkreis liegt an der Spannung     Ui,    der Feld  kreis an der Spannung     U2    und der Widerstand W im  gemeinsamen Pfad beider Kreise.

   Die Pfeile der Span  nungen     Ui,        U..,    sind jenen der entsprechenden, in den  Figuren eingezeichneten elektromotorischen Kräfte  Ei,     E2        entgegengerichtet.    Es sind noch die Strompfeile  für JF, JA und     Jw    eingetragen.     Zr,        Z,#,    und     Zw    sind  die vom Feldstrom, vom Ankerstrom und vom Wider-         standsstrom    durchflossenen Scheinwiderstände.     ZA     enthält somit nicht nur den Ankerwiderstand, sondern  auch eventuell mit ihm in Reihe geschaltete Wider  stände.

   Dies gilt auch für     Zr.    In     Fig.    1 haben die  Spannungen     U1    und     U2    gleiche     Richtung.    In     Fig.    2  ist die Spannung     Ui    = 0, das heisst die Klemmen, an  denen sonst die Spannung     U1    liegen würde, sind kurz  geschlossen. In     Fig.    3 hat     U1    die entgegengesetzte  Richtung wie in     Fig.    1..

   Ist dabei in     Fig.    3 ausserdem  noch     U1   <I>=</I>     U2   <I>= U,</I> so besteht kein Potentialunter  schied zwischen der oberen Feldklemme und der un  teren Ankerklemme, das heisst die beiden Klemmen  können miteinander verbunden werden. Die Schal  tung nach     Fig.    1 entspricht einer kombinierten Wider  stands-Nutzbremse, die nach     Fig.    2 einer dank der  Rückwirkung des Ankerkreises auf den Feldkreis  selbstregelnden Widerstandsbremse und die nach       Fig.    3 einer Gegenstrombremse.  



  Die im Anker erzeugte     (Gegen-)EMK    ist       EA    = _     JFv;     dabei ist v = K     #    n, K ist eine Maschinenkonstante  und n die Drehzahl. v hat die Dimension eines Wirk  widerstandes, der sich proportional     mit    der Drehzahl  ändert.

   Zur Untersuchung der Schaltung werden die  Maschen- und Knotengleichungen aufgestellt:  0 = - JF     +    JA -     Jw          U1    = -     JFV        +    JA     ZA        --f-        JWZw          U2    =     JFZF    -     Jwzw       Die Determinante des Gleichungssystems ist  D =     ZAZr        -f-        ZW(ZA        -I-        ZF    + v),      und es ergeben sich für die Ströme die folgenden  Formeln:

    
EMI0002.0001     
    Die Ortskurven der Ströme sind Kreise mit dem  veränderlichen Parameter v. Der Feldkreis geht durch  den Ursprung, die beiden anderen sind Kreise all  gemeiner Lage. Die Ströme und Spannungen können  nun mit     Hilfe    der Formeln für jeden Betriebspunkt  bestimmt werden. Jeder Strom setzt sich aus zwei  Anteilen zusammen, die von den Spannungen     U1    und       U.,    herrühren. Wird eine der Spannungen null, so  verschwindet damit auch ihr Anteil. Eine zeich  nerische Wiedergabe der Kreisdiagramme kann unter  bleiben, weil ohnehin die Formeln für die Ströme an  gegeben sind.

   Dafür sind in den     Fig.    4 und 5 die       Vektordiagramme    der Spannungen und Ströme der  Schaltungen nach den     Fig.    1 und 2 für einen Betriebs  punkt gezeichnet, wobei die Spannung A     =-JAZI,     W -     -Jm*ZIV    und F =     -JFZF    ist. Die vorstehend auf  gestellten, den Diagrammen zugrunde liegenden Span  nungsgleichungen lauten dann:       EI=EA+A+W     <I>E,= F- W.</I>  



  Aus der     Fig.    4 ist zu ersehen, dass der Ankerkreis  bei der     Widerstandsnutzbremse    Wirk- und Blindlei  stung ins Netz liefert, im Gegensatz zu anderen Nutz  bremsschaltungen, die wohl Wirkleistung abgeben,  aber Blindleistung entnehmen. In der     Fig.    6 sind noch  die     Bremskraftgeschwindigkeitskurven    1, 2 und 3 an  gegeben, die den Schaltungen nach den     Fig.    1, 2 und  3 entsprechen. Diese     Kennlinien    gelten für eine be  stimmte Spannungsstufe am Transformator. Die  Ströme nehmen mit wachsender Spannung linear und  die Bremskräfte quadratisch zu. Die     Ordinatenschnitt-          punkte    bleiben unverändert erhalten.

   Die Kennlinien  nehmen nahezu den gleichen Verlauf wie jene der       Druckluftbremse.    Dem Druck im Bremszylinder ent  spricht die eingestellte Spannungsstufe.  



  Die     Schaltung    nach     Fig.    1 ist die wichtigste, denn  sie hat insbesondere bei hoher Geschwindigkeit eine  grosse Bremsleistung, von der ein Teil ins Netz zu  rückgeschickt wird. Der Feldkreis entnimmt eine Lei  stung aus dem Netz, der Ankerkreis liefert oberhalb  einer bestimmten Geschwindigkeit eine Leistung ins  Netz. Der     überschuss    über die entnommene Leistung  des Feldkreises ergibt den Rückgewinn, auf den es  an sich vielleicht weniger ankommt als darauf, dass  um diesen Betrag die Widerstandsleistung und damit  das erforderliche Widerstandsgewicht kleiner wird.

    Die     Ausrüstung    wird leichter als jene der Wider  standsbremse, die selbst schon den bekannten Nutz-         bremsschaltungen    gewichtsmässig zumeist überlegen  ist.  



  Die     Fig.    7 und 8 zeigen beispielsweise Schaltun  gen für zwei Motoren, die nichts anderes als eine Ver  dopplung der einmotorigen Schaltung sind, wobei je  doch die Ströme der beiden Hälften entgegengesetzte  Richtungen haben. Bei     Fig.    7 können die Spannungen       El    und     EZ    verschieden sein, während sie bei     Fig.    8       gleich,    gross bzw. identisch sind. In beiden Fällen kann  der Halbierungspunkt der Spannungen an den Mittel  punkt der Widerstände angeschlossen sein. Selbst  verständlich lässt sich die Erfindung auf eine beliebige  Anzahl von Motoren anwenden.  



  Die     Fig.    9 und 10 zeigen andere Schaltungsvari  anten, bei denen, wie man sich leicht überzeugt, im  Feldkreis an Stelle der Spannung     E,    die Spannung       E.-El    wirksam ist.  



  Es sei schliesslich noch darauf hingewiesen, dass  auch bei der völlig anders arbeitenden     Kondensator-          Nutzbremsschaltung    ein vom Anker- und Feldstrom  durchflossener Widerstand angeordnet ist, der aber  natürlich nicht wie bei der erfindungsgemässen     (kon-          densatorlosen)    Schaltung als Bremswiderstand be  zeichnet werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schaltungsanordnung zur Bremsung mindestens eines Einphasen-Wechselstromkollektormotors, da durch gekennzeichnet, dass ein reiner Wirkwiderstand oder ein wenigstens eine Wirkkomponente aufweisen der Widerstand als Bremswiderstand in einem dem Ankerkreis und Feldkreis gemeinsamen Strompfad angeordnet ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Bremsschaltungsanordnung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass Ankerkreis und Feldkreis derart an das Netz angeschlossen sind, dass ein Teil der Bremsenergie in das Netz geliefert wird (Fig. 1).

   z. Bremsschaltungsanordnung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerkreis über den Widerstand kurzgeschlossen ist, so dass eine reine Widerstandsbremsung mit Selbstregelung zu stande kommt (Fig. 2). 3. Bremsschaltungsanordnung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass Ankerkreis und Feldkreis derart an das Netz angeschlossen sind, dass sich Gegenstrombremsung ergibt (Fig. 3).

   4. Bremsschaltungsanordnung nach Patentan spruch, mit zwei Motoren oder Motorengruppen, da durch gekennzeichnet, dass zwei einmotorige Schal tungen in solcher Weise vereinigt sind, dass die Ströme der beiden Motoren in bezug auf die Widerstands mitte verschiedene Richtungen haben (Fig. 7 und 8). 5. Bremsschaltungsanordnung nach Unteran spruch 4, mit zwei Motoren oder Motorengruppen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerkreise und die Feldkreise je für sich an einer eigenen Spannungs quelle liegen (Fig. 7).

   6. Bremsschaltungsanordnung nach Unteran spruch 4 mit zwei Motoren oder Motorengruppen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerkreise und die Feldkreise an einer gemeinsamen Spannungsquelle liegen (Fig. 8). 7. Bremsschaltungsanordnung nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Anker- kreis eingeprägte Netzspannung durch den Wert Null hindurch regelbar ist.