Nutzbremsschaltung für Bahnfahrzeuge. Beim Übergang vom Fahrbetrieb zum Nutzbremsbetrieb müssen bekanntlich die Motoren, die beim Fahren mit Hlauptstrom- kennlinie arbeiten, auf Nebenschlusskenn linie umgeschaltet werden, um generatorisch auf das Netz rückarbeiten zu können. Bei Wechselstrombahnen ist ferner darauf zu achten, dass nur diejenige Feldkomponente zum Bremsmoment beiträgt, die in Phase mit dem Ankerfeld liegt. Die meisten bekannten Nutzbremsschaltungen haben nun den Nach teil, dass die Mindestgeschwindigkeit, bis zu der herab man nutzbremsen kann, begrenzt ist und dass man durch blosses Nutzbremsen die bahnseitig verlangte Mindestgeschwindig keit nicht erreicht.
Das rührt daher, dass mit abnehmender Geschwindigkeit auch der Er regerstrom abnimmt. Gerade bei den niedri gen Geschwindigkeiten sollte aber, z. B. in starkem Gefälle, die Bremskraft am grössten und das Erregerfeld am. stärksten sein.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch er reicht, dass beim Nutzbremsen das Feld von zwei Spannungen gespeist wird, nämlich ein- mal von einer festen Spannung und ferner von einer Spannung, welche zunimmt, wenn die am Anker des Motors angelegte Span nung abnimmt, und umgekehrt. Zweckmässig wählt man hierfür die Spannung, die der Differenz zwischen der höchsten und der je weils eingestellten Stufenspannung des Mo torankers entspricht. Diese Differenzspan nung erhöht sich, wenn die Spannung am Motor herabgeregelt wird.
Dadurch wird also das Feld in dem Masse verstärkt, wie die Ankerspannung vermindert wird, so dass der Geschwindigkeitsbereich, innerhalb dessen vom fahrenden Zug Energie an das Netz zu rückgeliefert werden kann, gegenüber dem mit den bekannten Nutzbremsschaltungen er zielbaren Bereich erheblich erweitert und in folgedessen der Bahnbetrieb wirtschaftlicher gestaltet wird.
Insbesondere bei Wechselstromfahrzeu- gen hat die neue Schaltungsart noch weitere Vorteile. Um nämlich die erwähnte Phasen übereinstimmung zwischen Anker- und Feld strom zu erreichen, ist es bekannt, beim Nutzbremsen in den Feldkreis eine Kapazität zu schalten, und um die Phasenübereinstim- mung trotz veränderlicher Gegenspannung und veränderlichem Bremsstrom aufrecht zuerhalten, hat man die Kapazität regelbar gemacht. Das erfordert erhebliches Zusatz gewicht sowie die entsprechenden Regel apparate und erschwert den Betrieb.
Die neue Schaltung gestattet nun, mit nur einem oder höchstens zwei festen Kondensatoren auszukommen. Schaltet man dabei in den Stromkreis der gegenläufig mit der Anker spannung geregelten Feldspannung eine feste Kapazität, so setzt sich der geregelte Er regerstrom mit dem von der festen Span nung erzeugten zu einem resultierenden Strom zusammen, der mit seiner Stärke auch die Phase ändert, und diese Phasenänderung findet gerade in dem hier gewünschten Sinne statt. Zweckmässig ist es auch, in bekannter Weise in den von der festen Spannung ge speisten Feldstromkreis noch eine feste Ka pazität von der Grössenordnung einzuschal ten, dass die Selbstinduktion der Feldwick lung kompensiert wird.
Ein Ausführungsbeispiel für die Erfin dung, und zwar für eine Nutzbremssehaltung der letztgenannten Art, d. b. für eine Bahn anlage mit Einphasenwechselstromkommuta- tormotoren, ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Der als Generator arbeitende Fahrmotor a ist über den Stufenschalter b an den Leistungstransformator c angeschlos sen und bei e geerdet.
Seine Feldwicklung f wird einmal von der festen Anzapfung d des Transformators c aus über einen Konden sator g mit parallelgeschaltetem Widerstand h gespeist; ferner erhält sie gleichzeitig eine veränderliche Spannung über den Konden sator<I>i</I> aus dem Erregertransformator k, des sen Primärwicklung einerseits an der Sammel schiene mn des Stufenschalters b, anderseits an einem Punkt n des Leistungstransforma tors c angeschlossen ist, der um den Wick lungsteil n o oberhalb der ersten Stufen anzapfung o des Leistungstransformators liegt. Der Erregertransformator k erhält also ausser der Spannung n o die Spannung der- jenigen Stufen des Haupttransformators, von denen der Motoranker abgeschaltet ist.
Die Spannung, die der Wicklungsteil n o im Sekundärteil des Erregertransformators k erzeugt, ist gleieh und entgegengesetzt der an der Feldwicklung f herrschenden Spannung, so dass, wenn der Stufenschalter o geschlos- en ist, die Feldwicklung vom Transformator l her keinen zusätzlichen Strom erhält. Die Anzapfung o entspricht der höchsten Brems stufe, d. h. bei einem gewissen Gefälle der Bahnstrecke der höchsten Geschwindigkeit des gebremsten Zuges.
Will man auf der gleichen Gefällsstrecke langsamer fahren, also stärker bremsen, so wird eine niedrigere Transformatorstufe ein geschaltet. Durch den Kondensator i fliesst nun ein phasenverschobener Strom, der mit J2 bezeichnet werden möge, während der von der festen Spannung d e in der Wicklung f erzeugte Strom J, sein möge. Der Konden sator i muss nun so bemessen werden, dass die Ströme J1 und J2 möglichst senkrecht auf- e in anderstehen.
Wird nun die Stufenspannung des An kers a am Transformator c heruntergeregelt, so steigt entsprechend die Spannung am Hilfstransformator k und der Strom J2. Da J1, annähernd konstant bleibt, ergibt sieh ein Erregerstrom in der Feldwicklung f. der der Resultierenden aus den Strömen J, und J_ entspricht und seine Phase entsprechend dem Anwachsen des auf den Kondensator i. ent fallenden Spannungsanteils bezw. des über ihn fliessenden Stromes dreht, wie das aus dem Vektordiagramm Fig. 2 hervorgeht, in welchem LT,. die Erregerspannung und J, den resultierenden Erregerstrom bedeutet.
Daraus ergibt sich, dass im Gefälle bei Hö ehstgesehwindigkeit der über den Kon densator i gelieferte Erregerstromanteil gleich Null ist, während er bei tiefster Geschwin- cli-keit am grössten ist.
Da, .es zulässig ist, die Kondensatoren g und besonders i weit vom Resonanzpunkt mit den in ihrem Kreis liegenden Selbstinduk tionen zu legen, lässt sieh erreichen, dass die neue Einrichtung im Gegensatz zu bekannten Schaltungen, wo annähernd auf Resonanz ab gestimmt wird, nicht so frequenzempfindlich ist wie die auf dem Resonanzprinzip be ruhenden Schaltungen. Ausserdem dient der zum Kondensator g parallelgeschaltete Wi derstand h ebenfalls zur Herabsetzung bezw. Ausschaltung der Frequenzempfindliehkeit.
Durch die neue Schaltung wird also be wirkt, dass trotz ihrer Unabhängigkeit von der Frequenz bei gleichbleibendem Brems strom ohne besondere selbsttätige Regelein richtung der Leistungsfaktor über den ganzen, gegenüber den bekannten Schaltun gen sogar erheblich vergrösserten Geschwin- digkeitsbereieh konstant bleibt. Die Verände rung des Bremsstromes bedingt selbstver ständlich ebenfalls eine Phasenänderung; es ist aber zu bedenken, dass die grösste Brems kraft auf dem grössten Gefälle zu entwickeln ist, wo aber aueh nie mit höherer Gesehwin- digkeit gefahren wird.
Die wesentliche Ver einfachung, die die Nutzbremsschaltung nach der Erfindung durch Fortfall der selbsttäti gen Regelvorrichtung erfährt, ist auch im Interesse der Betriebssicherheit ausserordent lich zu begrüssen.
Eine Abänderung der Schaltung nach dem Ausführungsbeispiel kann darin be stehen, dass der den Kondensator g enthaltende Stromkreis statt von einer Anzapfung des Leistungstransformators von einem beonderen Erregertransformator gespeist wird. Ander seits kann dieser Stromkreis auch Regel widerstände enthalten. Statt einer einzigen Feldwicklung können auch deren zwei vor gesehen werden, deren jede einem der beiden Stromkreise zugeordnet ist.