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Eremsanordnung für elektrische Fahrzeuge Die Bei*agen zu elektrisch
durch Kurzschlußbrems-ung der Motoren gebremsten Triebwagen sind häufig mit Solenoidreibungsbremsen
ausgerüstet, deren Solenoide von dem durch die Motoren des Triebwagens erzeugten
Bremsstrom gespeist werden. Man erreicht damit den sehr wichtigen Vorteil, daß die
Bremswirkung der ' mechanischen Sölenoidbrenisen ohne besondere Steuergeräte
der Bremswirkung der Triebmotoren selbsttätig angepaßt bleibt. Da die mechanischen
Solenoidbremsen - einem dauernden Verschleiß unterlibgen und da sie ferner
durch zu starke Ingebrauchnalime zum Feststellen derAchsen neigen, wurde an ihrer
Stelle die- Verwendung von Wirbelstrombrernsen vorgieschlagen. Es Hegt nahe, ihre
Erregung ebenfalls durch den Bremsstrom der Triebniotoren bewirken zu lassen, um
von anderen Spannungsquellen unabhängig zu sein und um für sie keiner besonderen
Regelungseinrichtungen zu bedürfen. Die Wirbelstrombremsen weisen aber den Nachteil
auf, daß ihr Bremsmoment in erheblichem Maße von der Drehzahl abhängig ist. Nach
dem derzeitigen Stand der Kenntnisse von den Vorgängen in Wirbelstrombremsen ist
ein sehr starker Anstieg des Bremsmomentes mit fallender Drehzahl bis zu einer bestimmten
Drehzahl herab, bei welcher die Umkehrung der Beziehungen beginnt, verbunden. Diese
Verhältnisse lassen sich aus den graphischen Darstellungen in der Abb. i entnehmen.
Die Kurve M, stellt den Verlauf des Bremsmomentes in Abhängigkeit von der Drehzahl
bei einer bestimmten gleichbleibenden Erregung dar, d.h-. unter der Bedingung, daß
der Strom in den Erregerwicklungen der Wirbelstrombremse unveränderlich bleibt.
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Durch die Erfindung wird nun über einen großen Drehzahlbereich eine
gleichbleibende Bremswirkung der Wirbelstrombremse erzielt, und zwar dadurch, daß
außer der nur von der Klemmenspannung des bremsenden Motors abhängigen Erregerwicklung
bei der Wirbelstrombrenise noch eine nur vom Kurzschlußbrenisstroin des M-otors
abhängige, der ersten entgegenwirkende Erregerwicklung angeordnet ist, die erst
unterhalb einer bestimmten Klemmenspannung des bremsenden Motors eingeschaltet wird.
Die Einsclialtung dervom Kurzschlußbremsstroni durchflossenen Erregerwicklung geschieht
durch ein SpannungsreIais, da dieses unabhängig von der jeweiligen Stromstärke bei
der richtigen Spannung anspricht.
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Es sind schon Bremsanordnungen für elektXische Fahrzeuge bekanntgeworden,
bei welchen eine Wirbelstrombremsie von in Kurzschlußbremsschaltung willkürlich
auf Stromstärke geregelten Maschinen gespeist wird. Dabei ist jedoch die Erregung
der Bremse nur vom Strom des Breinsgenerators abhängig. Die Einschaltung der Bremse
geschieht zwar durch einen Differentialapparat in Abhängigkeit von der Klen-imenspannungdes
Breinsgenerators, doch ist dies einwesentlich
anderer Vorgang als
bei der erfindungsgemäßen Bremsanordnung. Hierbei erfolgt nämlich die Erregung der
Bremse durcheinen Strom, der ausschließlich von der Klemmen-. spannung des Bremsgenerators
über dessen ganzen Drehzalilbereich abhängig ist. Effie# andere vorveröff,--ntlichte
Bremsschaltung weist zwar ebenfalls außer einer Stromabhängigkeit auch eine spannun,-sabhängige
Erregung auf. Doch sind diese beiden Erregunn dabei nicht in Gegenverbundschaltung
ge 0'
..elegt. Deshalb ist auch hierbei das Bremsmoment -nicht von der Drehzahl
der Fahrmotoren unabhängig, da die Breinskennlinie der Wirbelstrombremse in ihrem
ersten Teil ein umgekehrtes Verhalten aufweist wie der gesch windigkeitsabhängige
Verlauf des Reibungsbeiwertes der bekannten Schienenbremse.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. 2 dargestellt.
_a ist der Anker des in Kurzschlußbremsting betriebenen Motors, b
das Feld des Motors. Die Motorklemmen sind mit c und d bezeichnet. e ist
der Kurzschlußbremswiderstand, j der vom Kurz. schlußbremsstrom durchflossene Widerstand,
zu welchem die stromabhängige Erregerwicklungg der Wirbelstrombreinsei parallel
geschaltet ist. Parallel züm Motora, b ist die Erregerwicklungh mit den Klemmenc',d'
geschaltet. Diese Err.-gerwicklung der Wirbelstrombrems,- ist also in eindeutiger
Weise von der Kleinnienspannung des Motors a, b
abhängig. In gleicher
Weise ist die Spulek des Spannungsrelaisl von der Klermnenspannung des Motors beeinflußt.
Wie durch die Kuppelleitungen angedeutet ist, befindet sich die Wirbelstrombremse
im Beiwagen. Sie kann aber auch im Triebwagen angeordnet sein.
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Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist ans den Schauliiiien nach der
Abb. i zu entnelimcn. Die Scbaulinien sind auf gleichbleibenden Strom des bremsenden
Motors bezogen. Von dieser Annahme muß man ausgehen, da im Grenzfalle die Kurzschlußbremsung
über den gesamten Drehzahlbereich gleichbleibendes Moment, also unveränderlichen
Strom, aufweisen muß. Unter dieser Voraussetzung ist die Erregung der bremsenden
Motoren gleichbleibend und daher deren Klemmenspannung unmittelbar proportional
der Drehzahl. Also ist auch die von der Spannung abhängige Erregung der Wirbelstrombreinse
der Geschwindigkeit des Fahr. zeugs proportional. Die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl
ist als Abszisse aufgetragen, daher ist die Scbaulinie für die s annungsabhängigie
p t' Erregung eine durch den Nullpunkt gehendt, Z, Z>
Gerade. Diese Gerade
ist in der Zeichnung, mit E, bezeichnet. Die gleichbleibende Erregung, auf
welche die Schauliiiie M, bezogen ist, hat die Größe E, 1, welche
in der Zeichnung ,gleichfalls eingetragen ist.
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Von der höchsten Drehzahl bis herunter zur ,prehzaliln, ist dic Erregung
l#cdiglich von Z, 211 "*r Ankerkleminenspannung abhängig, da aas Spannungsrelaist
so eingestellt ist, daß es erst bei der der ErregungEi eiitspr,ei7beTiden Motorspannung
abfällt. Vom Beginn der Bremsung bei der höchsten Geschwindigkeit bis zur Abbremsung
auf die Drehzahln, hat also die Erregung die durch die GeradeE, angegebenen Werte.
Für die Erregung E,
folgt das Bremsmoment der SchaulinieM,. Da aber die spannungsabhängige
Erregung und der Wert
ist, wobei K und I(' Verhältniszahlen sind, so ergibt sich für B = I(
eK'. E, # unveränderlich. Das heißt also, daß der Wert B für
denjenigen Geschwindigkeitsbereich unveränderlich ist, in welchem die Bremsmomentlinie
Al, die hyperbolische Form hat. Diese Abhängigkeit des Bremsmomentverlaufs
von der Drehzahl ist in der Schaulinie M, veranschaulicht.
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Ist der Wagen bis auf die Drehzahl til abgebremst, dann ist die Spannung
so niedrig, daß das Spannungsrelais 1 abfällt und seinen Kontakt ni schließt.
Hierdurch ist die stromabhängige Erregerwicklung g der Wirbelstrombremse
1 eingeschaltet. Wie in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet ist, wirken
die beiden Erregerwicklungenh und g
einander entgegen. In der Abb. i ist daher
die stromabhängige Erregung Ei als eine unterhalb der Abszissenachse liegende
waag-erechte Linie dargestellt. Die Gesamterregung, also die Summe der ErregungenE,
und Ei,
ist durch die Gerade E, dargestellt. Der absolute Betrag
der Erregung steigt also unterhalb der DrühzahIni stetig an. Das Bremsmoment, bezogen
auf gleichbleibende Erregung (Kurve Mj, fällt im gleich-en Bereicli stark ab, so
daß die ansteigende Erregung gemeinsam mit der abfallenden Momentenkennlinie über
einen erheblichen Geschwindigkeitsbereich ein nicht allzu stark abfallendes Bremsmomelit
ergibt. Das Bremsmoment steigt sogar zunächst an, bleibt dann noch eine Zeitlang
in der Nähe des Höchstwertes und fällt erst in der Nähe des Stillstandes auf den
Wert Null.
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Legt man einen kleineren Bremsstromwert zugrunde, dann bleiben die
Verhältnisse grundsätzlich die gleichen. Die SchaulinieM, wird lediglich in der
waagerechten Richtung nach Maßgabe des Bremsstromes gestreckt. Außerdem ist der
Anstieg der ErregungE, flacher, da die Spannungskermlinie des Motors ebenfalls wegen
der gering-,ren Erregung flach verläuft. Der Wendepunkt der neuen Schaulinie
M,
würde demn.#ich etwas nach rechts fallen, also bei einer höheren Drehzahl als der
Drehzahlii, liegcn. Da aber auch infolge des flacheren V-#Haufes der Spannungslinie
die Ansprechspannung des Spannungsrelais 1-nach rechts, d.h, auf eine höher-, Drehzalfl,
verschoben ist, ergibt sich, #daß, dieses Spannungsrelais wieder, also auch bei
niedrigerem Bremsstrom, beim Umkehrpunkt der Schaulinie M, anspricht, daß also die
Momentenlinie einen ähnlichen Verlauf hat wie bei der in Abb. i angenommenen Stromstärke.
Soll im unteren Geschwindigkeitsbereich eine kräftige Bremswirkung länger aufrechterhalten
werden, so können erfindungsgemäß magnetische Sättigungserscheinungen herangezogen
werden. Werden beispielsweise die freien Polenden der Erregung vor dem Luftspalt
zwischen ihnen und der Bremstrommel oder -Scheibe durch einen schmalen magnet#§chen
Neb:enschluß überbrückt, so tritt folgendes ein.-Bei geringergGesamterr#egung der
vereinigten Schaltung (Fahrgeschwindigkeit NI) ist der magnetische Nebenschluß wenig
gesättigt. Er entzieht dem Gesamtfluß einen angemessenen Teil, während der verbleibende
Teil über den Luftspalt in dem Bremsanker übertritt, um dort nach Maßgabe der Auslegung
wirksam zu sein. Steigert sich die Erreg4ng mitabnehmender Fahrgeschwindigk-eit,
so erreicht der magnetische Nebenschluß allmählich seine Sättigungsgrenze, so daß
ein ,größerer Anteil des Gesamtflusses über den Luftspalt gedrängt wird.