CH432580A - Nutzbremsschaltung mit generatorisch geschalteter Serienerregung für Wechselstrom-Fahrmotoren - Google Patents

Description

      Nutzbremsschaltung    mit     generatorisch    geschalteter Serienerregung  für     Wechselstrom-Fahrmotoren       Gegenstand der     Erfindung    ist eine     Nutzbremsschal-          tung    mit     generatorisch    geschalteter Serienerregung für       Wechselstrom-Fahrmotoren    unter Verwendung von       Mitteln    zur Begrenzung des Bremsstromes und zur Ver  meidung von Selbsterregung mit     netzfremder    Frequenz.

    Die Nutzbremsung d. h. die Zurückgewinnung wenig  stens eines Teiles der Energie wird im Bahnbetrieb  vielfach angewendet und zu diesem Zweck     dafür    ge  sorgt, dass die Fahrmotoren während des Bremsvor  ganges     generatorisch    auf das Fahrleitungsnetz zurück  wirken können.

   Zu diesem Zweck werden Anker- und  Erregerstrom des Fahrmotors in Gegenphase die     Mo-          tor-EMK    und der Ankerstrom dagegen möglichst in  Phase gehalten, und die Netzspannung soll zur     Motor-          EMK    in Gegenphase     liegen.    Zur Erfüllung dieser Be  dingungen wird die Maschine in Serienschaltung von An  ker und Feld beim Bremsen mit     ihrem    Feld umge  polt gegenüber der Feldrichtung, die sie im Fahrbetrieb  bei gleicher Fahrrichtung hat. In der     Praxis    hat sich die  se Schaltung jedoch nicht durchsetzen können, da hier  bei eine Nebenerscheinung auftritt, die     zur    Überlastung  des Motors führt.

   Diese Nebenerscheinung besteht dar  in, dass zusätzlich zu einem stationären, vom Netz  aufgedrückten Strom selbsterregte Ströme netzfremder  Frequenz im Ankerstromkreis auftreten, die sich über  die     Transformatorwicklung    schliessen. Diese Ströme  wirken ebenfalls bremsend, jedoch muss die von ihnen       herrührende    Energie     im    Motor und im Transformator  in Wärme umgesetzt werden, so dass eine thermische  und gegebenenfalls auch mechanische Überlastung der  Wicklungen auftritt.

   Um zu vermeiden, dass sich die Mo  toren im     Generatorbetrieb    nicht mit netzfremder Fre  quenz selbst erregen, hat man schon versucht, den An  kerstromkreis und Erregerstromkreis durch einen Strom  transformator induktiv zu     kuppeln.    Dabei wird zusätz  lich zur Einschränkung einer Selbsterregung durch  netzfremde Wechselströme der Kupplungstransfor-         mator    mit hoher Sättigung oder Luftspalten im Kern  ausgeführt und ferner im Erregerkreis zusätzlich ein Wi  derstand angeordnet. Diese Schaltungen sind jedoch bei  grossen Leistungen viel zu aufwendig.

   Man hat des  halb bisher beim Nutzbremsen von     Reihenschlussmo-          toren    eine motorisch geschaltete Serienerregung ange  wendet oder eine Umschaltung auf Nebenschluss vorge  nommen. Dabei müssen     aufwendige    zusätzliche Impe  danzen in den Anker- und/oder Erregerstromkreis ein  gefügt werden.  



  Aufgabe der Erfindung ist es, die Mängel der be  kannten Schaltungsanordnungen auf möglichst einfache  Weise zu beseitigen. Die Lösung besteht darin, dass  beim Nutzbremsen eine vom Bremsstrom gesteuerte  Schaltanordnung wirksam gemacht ist, die mit jedem  Nulldurchgang des     Nutzbremsstromes    die Stromrich  tung der abgeklungenen Halbwelle unterbricht. Vor  zugsweise sind zwei antiparallel geschaltete     Thyristoren     parallel zur Erregerwicklung des Fahrmotors geschaltet.  Die beiden im     Nebenschluss    zur Erregerwicklung lie  genden     Thyristoren    überbrücken zur Begrenzung des  gesamten Motorstromes und somit auch des Selbst  erregungsstromes in jeder Halbwelle zeitweise die Er  regerwicklung.

   Die     Thyristoren    brauchen dabei nicht  für die Unterbrechung der gesamten     Maschinenleistung,     sondern nur zur Unterbrechung der Erregerleistung  ausgelegt sein. Man kommt auf diese     Weise    mit     Thyri-          storen    geringer Sperrspannung aus, wodurch sich der  Aufwand für die Schaltanordnung sehr verringert.  



  Eine     Ausführung    der neuen Anordnung zum Nutz  bremsen von     Wechselstrom-Reihenschluss-Fahrmotoren     ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.  



  Ein     Reihenschluss-Fahrmotor    M mit Anker A,  Kompensationswicklung K,     Wendepolwicklung    W     und          Reihenschluss-Erregerfeldwicklung    E liegt über einen  Transformator T an der am Fahrdraht F gegenüber Erde  anstehenden Spannung.

   Die beiden antiparallel zur Er-           regerfeldwicklung    E angeordneten     Thyristoren    S 1 und  S2 erhalten     ihre    Zündbefehle von einem Regler R, der  eingangsseitig mit einem     Sollwertgeber    SG und     einem          Istwertgeber    IG für den Strom der     Reihenschlussma-          schine    in     Verbindung    steht.  



  Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenom  men, dass die     Erregerfeldwicklung    E für die Nutzbrem  sung bereits so gepolt ist, dass     in    dem Anker A eine  der     Transformatorspannung    jeweils     entgegengerichtete     elektromotorische     Kraft        (EMK)

          induziert        wird.    In Ab  hängigkeit von der Grösse des vom Fahrmotor M     ge-          neratorisch        gelieferten    Stromes werden vom Regler R die       Thyristoren    S1 und S2 je nach     Richtung    der Halbwel  len des     Wechselstromes    so gesteuert, dass der Effektiv  wert des Maschinenstromes einen vom     Sollwertgeber    SG  vorgegebenen Strom nicht überschreiten kann.  



  Die Begrenzung der Erregung wird in jeder     Strom-          halbwelle    durch an sich bekannte     Anschnittssteuerung     mittels der     Thyristoren    S1 und S2 erreicht. Bei     Beginn     der Erregung des Fahrmotors M erhalten die     Thyristoren     S1 und S2     zunächst    keine Zündbefehle, so dass der ge  samte     Erregungs-,

      also auch     Selbsterregungsstrom    der       Maschine    in der     Felderregerwicklung    E     wirksam        wird.          In    dem Masse wie die Selbsterregung anwächst, erhal  ten die     Thyristoren    S1     und    S2 Zündbefehle und über  nehmen damit einen Teil des     Erregungsstromes    der     Ma-          schine,

      was wiederum zu     einer        Verringerung    der von der  Erregerwicklung E aufgebrachten Feldstärke für den  Anker und somit zu einer     Begrenzung    des Maschinen  stromes     führt.     



  Bei     Erregerfeldwicklungen    E mit sehr kleiner     Ent-          regungszeitkonstante    besteht die     Möglichkeit,    dass nach  dem Zünden der     Thyristoren    der Strom     in    der Erreger  wicklung noch vor dem Ende der Halbwelle seinen       Nullwert    erreicht hat, so dass     in    dem     Anker    A keine       EMK    mehr     induziert    würde.

   Zur     Steuerung    der Nutz  bremse bei Fahrmotoren     mit    derart kleiner     Entre-          gungszeitkonstante    werden deshalb     in    Reihe zu den an  tiparallelen     Thyristoren    S1 und S2     Drosseln    geschal  tet, die durch entsprechende     Verzögerung    des Strom  anstieges im Nebenschluss einen noch ausreichenden  Erregungsstrom in der     Erregerfeldwicklung    E nach dem  Zünden der     Thyristoren    S1 und S2 sicherstellen.

   In  einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung     wird    für bei  de     Thyristoren    S1 und S2     eine        gemeinsame    Drossel D  verwendet, die zwischen die     antiparallele    Schaltung der       Thyristoren    und die     Erregerfeldwicklung    E geschaltet  ist. Dies     führt    zudem zu einer kleinen     Baugrösse    für  diese     zusätzliche    Drossel, da sie vom     Halbwellenstrom     in beiden     Richtungen    durchflossen wird.  



  Für die     Thyristoren    S1 und S2 wie auch für den  Regler R werden vornehmlich auf Halbleiterbasis arbei  tende Schaltelemente verwendet.  



  Bei der neuen     Anordnung    zum Nutzbremsen wird  nach dem Zünden eines     Thyristors    S1 bzw. S2 mit dem  Erregerstrom auch der vom Anker A gelieferte     Selbster-          regungsstrom    sicher nach Null geführt, so dass das in  dieser Halbwelle gezündete Ventil während des Strom  nulldurchganges seine     Sperrfähigkeit    wieder     annehmen       kann.

   Die über Fahrdraht F und     Transformator    T an  stehende     Netzspannung    kann nun bei gesperrten     Thy-          ristoren    einen Erregerstrom in Gegenphase für die fol  gende     Bremsstromhalbwelle    entgegengesetzter Polari  tät durch Anker A und     Erregerfeldwicklung    E treiben.  In dieser Zeit bis zum Zünden des der Stromrichtung  zugehörigen     Thyristors    S1 bzw. S2 wird der     Reihen-          schlussmaschine    M aus dem Netz die erforderliche An  lauferregerleistung     zugeführt.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Nutzbremsschaltung mit generatorisch geschalteter Serienerregung für Wechselstrom-Fahrmotoren unter Verwendung von Mitteln zur Begrenzung des Brems stromes und zur Vermeidung von Selbsterregung mit netz fremder Frequenz, dadurch gekennzeichnet, dass beim Nutzbremsen eine vom Bremsstrom gesteuerte Schalt anordnung wirksam gemacht ist die mit jedem Null- durchgang des Nutzbremsstromes die Stromrichtung der abgeklungenen Halbwelle unterbricht.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Nutzbremsschaltung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zwei antiparallel geschaltete Thyristoren parallel zur Erregerwicklung des Fahrmo tors geschaltet sind. 2. Nutzbremsschaltung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass zu den Thyristoren Drossel spulen in Reihe geschaltet sind.

   3. Nutzbremsschaltung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die beiden antiparallelen Thy- ristoren mit einer gemeinsamen Drosselspule in Reihe geschaltet sind und die Reihenschaltung parallel zur Erregerwicklung des Fahrmotors liegt.

   4. Nutzbremsschaltung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der vornehm lich mit Halbleiterthyristoren arbeitenden Schaltanord nung ein ebenfalls vornehmlich mit statischen Bauele menten arbeitender Regler vorgesehen ist, dem als Ist wert der im Motorkreis fliessende Strom zugeführt wird und der seinerseits die Zündbefehle für die Thyristoren liefert. 5.

   Nutzbremsschaltung nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt der Thyristoren vom Regler in Abhängigkeit der gege benen Halbwellendauer des Netzwechselstromes, eines vorgegebenen Stromzeit-Sollwertes und des im Motor strom fliessenden Stromzeit-Istwertes eingestellt wird.