DE1094349B

DE1094349B - Bridge circuit for drives with DC motors that are operated alternately in series and parallel connection

Info

Publication number: DE1094349B
Application number: DES55554A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritz Ulrich
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1957-10-17
Filing date: 1957-10-17
Publication date: 1960-12-08

Description

Brückenschaltung für Antriebe mit Gleichstrommotoren, die wechselnd in Reihen-und Parallelschaltung betrieben werden Für zweimotorige Antriebe, insbesondere beispiels-weise Straßenbahnen, wird in vielen Fällen die sogenannte Brückenschaltung angewendet. Bei dieser wird bei einem Übergang von Reihenschaltung auf Parallelschaltung, nachdem also in dem Kreis der über den Brückenschalter in Reihe geschalteten Motoren zunächst die Anfahrwiderstände praktisch kurzgeschlossen sind, vorübergehend ein ebenfalls über den Brückenschalter führender Parallelkreis über Anfahrwiderstände geschlossen, in dem ein Strom etwa in der Größenordnung des Stromes im Motorkreis fließt. Hierauf wird der Brückenschalter geöffnet, so daß jeder Motor über den auf der diesem abgewendeten Seite der Unterbrechungsstelle liegenden Teil des Widerstandes - beide Motoren also nunmehr parallel - an Spannung liegt. Eine derartige Schaltung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt.Bridge circuit for drives with DC motors, which are operated alternately in series and parallel circuit For twin-engine drives, particularly beispiels- as trams, applied the so-called bridge circuit in many cases. In this case, when there is a transition from series connection to parallel connection, i.e. after the starting resistors are initially practically short-circuited in the circuit of the motors connected in series via the bridge switch, a parallel circuit, which also leads via the bridge switch, is temporarily closed via starting resistors, in which a current is approximately in the Order of magnitude of the current flowing in the motor circuit. The bridge switch is then opened, so that each motor is connected to voltage via the part of the resistor located on the side of the interruption point facing away from it - that is, both motors are now parallel. Such a circuit is shown schematically in the drawing.

Hierbei ist mit 1 die geerdete Schiene, mit 2 der Fahrdraht bezeichnet, 3 und 4 sind die beiden Motoranker, 5 und 6 die zugehörigen Haupstromwicklungen. Mit 7 und 8 sind die beiden Widerstandsgruppen bezeichnet. Hierbei bedeutet 9 ein Schütz auf der Erdseite der Widerstandsgruppe, 10 den Brückenschalter, das ist hier ein Schütz in der Verbindungsleitung der beiden Gruppen, und 11 ein Schütz, das die Verbindung der einen Widerstandsgruppe mit dem Stromabnehmer 12 und auf diese Weise mit dem Fahrdraht herstellt. Hierbei ist der Anschluß von der Erregerwicklung 6 zu der Widerstandsgruppe 7, der Anschluß von dem Motoranker 3 zu der Widerstandsgruppe 8 geführt.Here, 1 denotes the earthed rail, 2 denotes the contact wire, 3 and 4 are the two motor armatures, 5 and 6 the associated main current windings. With 7 and 8, the two resistance groups are designated. Here 9 means a Contactor on the earth side of the resistance group, 10 the bridge switch, this is here one contactor in the connecting line of the two groups, and 11 one contactor that the connection of a resistor group with the current collector 12 and on this Way with the contact wire. Here is the connection from the excitation winding 6 to the resistor group 7, the connection from the motor armature 3 to the resistor group 8 led.

Das Schütz 10 liegt also zwischen den beiden Verbindungsstellen der Motorkreise zu den Widerstandsgruppen.The contactor 10 is therefore between the two connection points of the Motor circuits to the resistance groups.

Nach der Erfindung kann ein Antrieb mit Gleichstrommotoren, insbesondere für Straßenbahnen, die wechselnd in Reihen- und Parallelschaltung betrieben werden, wobei beim Übergang von Reihen- auf Parallelschaltung den Motoren ein Parallelzweig aus zwei, mindestens für den Nennstrom der Motoren bemessenen Widerstandsgruppen in der Weise parallel geschaltet wird, daß zwischen den beiden, den zwei Motoren zugeordneten Widerstandsgruppen ein sowohl für den Stromzweig über die in Reihe liegenden Motoren als auch für den Stromzweig über die in Reihe liegenden Widerstandsgruppen gemeinsames Brückenglied liegt, das einen Brückenschalter enthält und von den beiden Strömen in entgegengesetztem Sinne durchflossen wird, dadurch erheblich verbessert werden, daß in dem Brückenglied in Reihe mit dem Brückenschalter eine Sperrzelle angeordnet ist, die die Ausbildung eines Stromes über den aus der Reihenschaltung der Widerstandsgruppen und des Brückengliedes gebildeten Stromzweig unterbindet. In vorteilhafter Weise wird diese Sperrzelle als Trockengleichrichter auf der Basis von Silizium oder einer A.B.- Verbindung ausgeführt.According to the invention, a drive with DC motors, in particular for trams that are operated alternately in series and parallel connection, with the transition from series to parallel connection, the motors have a parallel branch from two groups of resistors, rated at least for the rated current of the motors is connected in parallel in such a way that between the two, the two motors Associated resistance groups one for both the branch via the in series lying motors as well as for the current branch via the resistor groups lying in series common bridge member is located, which contains a bridge switch and of the two Flow is traversed in the opposite sense, thereby significantly improved that in the bridge member in series with the bridge switch a blocking cell is arranged that the formation of a current through the series connection the branch formed by the resistance groups and the bridge element. Advantageously, this blocking cell is based on a dry rectifier made of silicon or an A.B. compound.

Zur Erläuterung der Vorteile des Erfindungsgedankens sei zunächst ein Fahrzustand zugrunde gelegt, bei dem in den Motorankern beispielsweise ein Strom von 100 Amp. fließt. Der eingeschaltete Wert der Widerstandsgruppen ist hierbei so bemessen, daß durch deren Parallelschaltung zu den einzelnen Motorgruppen der Strom von einem Wert von 100 Amp. auf einen Wert von 110 Amp. heraufgehen würde. Bei der Einschaltung der Schütze 9 und 11 wird über die Widerstandsgruppen eine direkte Verbindung zwischen Erde und Stromabnehmer hergestellt, die gleichfalls über die Sperrzelle 13 und das Schütz 10 führt. Wenn die Sperrzelle nicht vorhanden wäre, so würde dies zur Folge haben, daß zunächst ein Strom von 110 Amp. über diesen Zweig fließt. Das Zustandekommen eines solchen Stromes wird jedoch durch die Sperrzelle, die einen Strom in dieser Richtung nicht zuläßt, verhindert. Auf diese Weise ergibt sich, daß mit der Einschaltung der Schütze 9 und 11 unmittelbar der Übergang von Reihenschaltung auf Parallelschaltung unter Vorschaltung der entsprechenden Widerstandsgruppen hergestellt wird. Das Schütz 10 kann sodann stromlos geöffnet werden, hat aber hierbei lediglich noch die Wirkung, daß die Sperrzelle von der Spannungsbeanspruchung entlastet wird, während bei der bisherigen Ausführung das Schütz bei der Unterbrechung die Differenz zwischen dem die in Reihe geschalteten Motoren durchfließenden Strom und demjenigen Strom abzuschalten hatte, der die Widerstandsgruppen durchfließt.In order to explain the advantages of the inventive concept, a driving condition is initially taken as a basis in which, for example, a current of 100 amps flows in the motor armature. The switched-on value of the resistor groups is dimensioned in such a way that if they are connected in parallel with the individual motor groups, the current would rise from a value of 100 amps to a value of 110 amps. When the contactors 9 and 11 are switched on, a direct connection between earth and current collector is established via the resistor groups, which also leads via the blocking cell 13 and the contactor 10 . If the blocking cell were not present, the consequence would be that a current of 110 amps would initially flow through this branch. The creation of such a current is, however, prevented by the blocking cell, which does not allow a current in this direction. In this way it results that when the contactors 9 and 11 are switched on, the transition from series connection to parallel connection is established immediately with the corresponding resistor groups connected upstream. The contactor 10 can then be opened without current, but here only has the effect that the blocking cell is relieved of the voltage stress, while in the previous version the contactor during the interruption the difference between the current flowing through the series-connected motors and that current had to switch off, which flows through the resistance groups.

Auch bei der Zurückschaltung von Parallelschaltung auf Serienschaltung ergeben sich große Vorteile. Während bei den bisherigen Ausführungen zunächst das Brückenschütz bei hohem Strom, beispielsweise 110 Amp., einzuschalten hatte, worauf die Parallelschütze 9 und 11 bei Belastung mit 120 Amp. unterbrechen müssen, ist jetzt das Brückenschütz dank der Sperrzelle beim Einschalten lediglich mit 10 Amp. belastet, während die darauffolgende Öffnung der Parallelschütze stromlos erfolgt.Also when switching back from parallel connection to series connection there are great advantages. While in the previous explanations initially the Bridge contactor at high current, for example 110 Amp., Had to switch on, whereupon the parallel contactors 9 and 11 have to interrupt when loaded with 120 amps now the bridge contactor, thanks to the blocking cell, only has 10 amps when switched on. loaded, while the subsequent opening of the parallel contactors takes place without current.

Die neue Schaltung bietet auch bei einem Wiederaufschalten bei verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit erhebliche Vorteile, insbesondere, wenn in diesem Rahmen bei verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit von Serienschaltung auf Parallelschaltung übergegangen wird.The new circuit also offers a reconnection at relatively high speed has considerable advantages, especially when in this context relatively high speed from series connection to parallel connection is passed over.

In einem solchen Fall kann man beispielsweise unterstellen, daß in Serienschaltstufen zunächst in dem Motorankerkreis wegen der verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit ein Strom von 10 Amp. fließt. Bei der Vorbereitung zur Parallelschaltstufe durch Einschaltung des Parallelkreises über die Widerstände entsteht in diesem Pfad bei den bisherigen Ausführungen ein Strom von beispielsweise 120 Amp., wovon 110 Amp. über die Brückenverbindung und das Brückenschütz fließen. In der nächsten Stufe wird das Brückenschütz geöffnet, dieses muß also den erwähnten hohen Strom abschalten. Im Gegensatz hierzu wird bei der Schaltung nach der Erfindung bei der Einschaltung des Parallelweges über die Widerstände lediglich der Motorstrom in seiner bisherigen Stärke fließen, da ja ein zusätzlicher Stromfluß durch die Sperrzelle verhindert wird. Wenn dann das Brückenschütz geöffnet wird, so schaltet dieses gleichfalls stromlos.In such a case it can be assumed, for example, that in Series switching stages initially in the motor armature circuit because of the relatively high Speed a current of 10 amp. Flows. When preparing for the parallel switching stage by switching on the parallel circuit via the resistors arises in this path in the previous versions a current of, for example, 120 amps, of which 110 Amp. Flow over the bridge connection and the bridge contactor. In the next stage the bridge contactor is opened, so it must switch off the aforementioned high current. In contrast to this, in the circuit according to the invention when switching on of the parallel path via the resistors only the motor current in its previous one Strength flow because yes prevents an additional flow of current through the blocking cell will. If the bridge contactor is then opened, it also switches currentless.

Aus den angegebenen Gründen ergibt sich die Möglichkeit, die bisher bei den Fahrschaltern erforderliche Zwischenstufe zwischen der letzten Reihenstellung und der ersten Parallelstellung zu erübrigen, wodurch der Schaltweg bzw. der Schaltwinkel auf der Schaltwalze entsprechend verringert werden kann. Das in der Brücke liegende Schütz wird unter allen Umständen nur gering beansprucht, kann also klein ausgeführt werden, da dieses nur für den in einer Richtung fließenden Differenzstrom ausgelegt werden muß. Infolge der Reihenschaltung des Brückenschützes mit der Sperrzelle sind alle Schwierigkeiten sicher vermieden, die bisher bei der Unterbrechung von kleinen Brückenströmen durch ein Schütz auftraten, das die Leistungsaufnahme der in Reihe geschalteten Anfahrwiderstände abschalten können muß. Durch die Erfindung können schwierige Löschbedingungen in dem Brückenschütz mit Sicherheit vermieden werden.For the reasons given, there is the possibility of previously required intermediate step between the last row position for the drive switches and the first parallel position to be superfluous, whereby the switching path or the switching angle can be reduced accordingly on the shift drum. The one lying in the bridge Contactor is only slightly stressed under all circumstances, so it can be made small as this is only designed for the differential current flowing in one direction must become. As a result of the series connection of the bridge contactor with the blocking cell safely avoided all the difficulties that hitherto existed in the interruption of small Bridge currents occurred through a contactor, which reduces the power consumption of the series switched starting resistors must be able to switch off. With the invention you can difficult extinguishing conditions in the bridge contactor can be avoided with certainty.

Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist nicht auf die angedeuteten Ausführungsmöglichkeiten beschränkt, insbesondere ist es auch möglich, diese Verbesserung bei Anlagen zu verwenden, wo eine größere Anzahl von Motoren in entsprechende Gruppen verteilt abwechselnd in Reihen- und Parallelschaltung betrieben wird. Ebenso kann nicht nur bei Schaltungen mit Reihenschlußmotoren, sondern auch bei solchen mit Nebenschlußmotoren durch die Anwendung einer Sperrzelle in der Brücke eine wertvolle Verbesserung erreicht werden. Die Anwendung des Erfindungsgedankens empfiehlt sich außerdem nicht nur bei Fahrzeugantrieben, sondern auch bei ähnlichen mehrmotorigen Antrieben.The application of the inventive concept is not indicated on the Limited execution options, in particular it is also possible to improve this To be used in systems with a large number of motors in appropriate groups is operated alternately in series and parallel connection. Likewise can not only for circuits with series motors, but also for those with By using a blocking cell in the bridge, shunt motors are a valuable asset Improvement can be achieved. The application of the inventive concept is recommended also not only with vehicle drives, but also with similar multi-engine ones Drives.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Drive with direct current motors, especially for trams that are operated alternately in series and parallel connection, whereby when the motors are switched from series to parallel connection, a parallel branch consisting of two resistor groups rated at least for the rated current of the motors is connected in parallel - , that between the two resistor groups assigned to the two motors there is a bridge element common to both the current branch via the series motors and for the current branch via the series resistor groups, which contains a bridge switch and the two currents in opposite directions is flowed through, characterized in that a blocking cell (13) is arranged in the bridge member in series with the bridge switch (10), which prevents the formation of a current via the branch formed by the series connection of the resistor groups (7, 8) and the bridge member.

2. Drive after Claim 1, characterized in that the blocking cell (13) is a dry rectifier is executed.

3. Drive according to claim 1, characterized in that the blocking cell (13) is designed as a silicon rectifier. d. Drive according to Claim 1, characterized in that the blocking cell contains dry rectifiers based on A3 B. connections. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 591351, 831558.