DE1230067B

DE1230067B - Contact wire-independent resistance braking circuit for AC vehicle motors

Info

Publication number: DE1230067B
Application number: DES94793A
Authority: DE
Inventors: Dr Anton Bertling; Dipl-Ing Walter Loessel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1964-12-23
Filing date: 1964-12-23
Publication date: 1966-12-08

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

B601B601

Deutsche KL: 201 - 28German KL: 201 - 28

Nummer: 1230 067Number: 1230 067

Aktenzeichen: S 94793 VIII b/201File number: S 94793 VIII b / 201

Anmeldetag: 23. Dezember 1964Filing date: December 23, 1964

Auslegetag: 8. Dezember 1966Opening day: December 8, 1966

Die Erfindung betrifft eine fahrdrahtunabhängige Widerstandsbremsschaltung von Wechselstrom-Fahrzeugmotoren, die wahrend des Bremsvorganges generatorisch auf konstanten Bremswiderstand arbeiten und deren Erregerwicklungen in Reihe geschaltet und über einen Energiewandler von einem mittels ruhender Bauteile geregelten Erregerstrom im Sinne einer Konstanthaltung der Bremskraft gespeist werden.The invention relates to a contact wire-independent resistance brake circuit for AC vehicle motors, which work as a generator with a constant braking resistance during the braking process and their excitation windings connected in series and via an energy converter from a by means of dormant Components are fed controlled excitation current in the sense of keeping the braking force constant.

Bei einer bekannten Widerstandsbremsschaltung dieser Art, bei der als Bremsgeneratoren arbeitende Fahrmotoren verwendet sind, wird die Erregerleistung zur Erzielung einer fahrdrahtunabhängigen Bremsung aus einer Batterie entnommen, deren Spannung durch einen Turbowechselrichter umgeformt und über ein Transformator mit Ventilen in Zweiwegeschaltung der Erregerwicklung eines Fahrmotors zugeführt wird. Dieser Fahrmotor dient als Erregergenerator für die übrigen generatorisch arbeitenden Fahrmotoren, die auf einen gemeinsamen Bremswiderstand arbeiten. Zur Regelung auf konstante Bremskraft ist der Erregerkreis des Erregergenerators mit einer Transduktoranordnung versehen, der eine vom Brems-Sollwert und -Istwert abhängige Größe zugeführt wird. Dabei dieser bekannten Schaltungsanordnung ein Fahrmotor als Erregergenerator verwendet ist, fällt dieser für die volle Bremskraft aus. Außerdem muß die volle Erregerleistung für den Erregergenerator durch die Batterie bereitgestellt werden.In a known resistance brake circuit of this type, which works as brake generators Traction motors are used, the excitation power is used to achieve braking that is independent of the contact wire taken from a battery, the voltage of which is converted by a turbo inverter and The field winding of a traction motor is supplied via a transformer with valves in two-way circuit will. This traction motor serves as an exciter generator for the remaining generators Travel motors that work on a common braking resistor. For regulation on constant Braking force, the exciter circuit of the exciter generator is provided with a transductor arrangement, the a variable dependent on the braking setpoint and actual value is supplied. This known circuit arrangement a traction motor is used as an exciter generator, this falls for the full braking force the end. In addition, the full excitation power for the exciter generator must be provided by the battery will.

Es ist bei fahrdrahtunabhängigen Widerstandsbremsschaltungen auch bereits bekannt, zur Erregung von als Gleichstromgeneratoren auf je einen konstanten Bremswiderstand arbeitenden Fahrmotoren einen Fahrmotor als Erregermaschine vorzusehen, deren Feld ausschließlich aus einem Widerstandsbremskreis oder gegebenenfalls zusätzlich aus einer Batterie gespeist wird und deren Anker die in Reihe geschalteten Feldwicklungen der übrigen Fahrmotoren speist. Auch bei dieser Schaltung werden also nicht sämtliche Fahrmotoren mit voller Bremskraft ausgenutzt.It is already known in the case of resistance braking circuits that are independent of the contact wire, for excitation of traction motors working as direct current generators on a constant braking resistor each to provide a traction motor as an exciter, the field of which consists exclusively of a resistance brake circuit or optionally additionally fed from a battery and its armature in series switched field windings feeds the remaining traction motors. So with this circuit too not all traction motors are used with full braking power.

Bei anderen bekannten fahrdrahtunabhängigen Widerstandsbremsschaltungen mit konstant gehaltenem Bremswiderstand sind Gleichstrommotoren vorgesehen, in deren Erregerkreis eine regelbare Widerstandsanordnung geschaltet ist. Die Kontaktanordnung zur Widerstandsänderung wird stromabhängig so geregelt, daß die Felderregung der Fahrmotoren mit abnehmender Drehzahl ansteigt. Diese Schaltung ist für die Praxis jedoch nicht befriedigend, da sie eine Vielzahl von Schützen erfordert und durch die Kontaktanordnung aufwendig und wartungsbedürftig Fahrdrahtunabhängige
Widerstandsbremsschaltung von
Wechselstrom-FahrzeugmotorenIn other known contact wire-independent resistance braking circuits with a constant braking resistor, DC motors are provided, in the excitation circuit of which a controllable resistor arrangement is connected. The contact arrangement for the change in resistance is regulated as a function of the current in such a way that the field excitation of the traction motors increases with decreasing speed. However, this circuit is not satisfactory in practice because it requires a large number of contactors and, due to the contact arrangement, is complex and requires maintenance
Resistance braking circuit from
AC vehicle motors

Anmelder:Applicant:

Siemens Aktiengesellschaft,Siemens Aktiengesellschaft,

Berlin und München, ErlangenBerlin and Munich, Erlangen

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dr. Anton Bertling, Erlangen;Dr. Anton Bertling, Erlangen;

Dipl.-Ing. Walter Lößel, ZirndorfDipl.-Ing. Walter Lößel, Zirndorf

₂₂

ist. Bei einer ähnlichen bekannten Schaltung wird die Änderung der Erregung der Bremsgeneratoren durch eine achsangetriebene Verstärkermaschine bewirkt.is. In a similar known circuit, the change in the excitation of the brake generators is carried out by causes an axially driven amplifier machine.

ao Bei Wechselstromfahrzeugen ist es ferner bekanntgeworden, als Wechselstrombremsgeneratoren arbeitende Fahrmotoren zu verwenden und die Wechselstromerregung unmittelbar über einen Transformator nebst Verschiebekondensator aus dem Bremskreis zu entnehmen. Bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch keine Regelung auf konstantes Moment möglich; es ergibt sich vielmehr eine in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit steil abfallende Bremskraftkurve, die nur durch Sonderschaltungen verbessert werden kann. Außerdem wären nur relativ geringe Bremsmomente erzielbar, da neben der Stromwendespannung zusätzlich noch die transformatorische EMK störend wirksam wird.ao In AC vehicles, it has also become known to work as AC brake generators To use traction motors and the alternating current excitation directly via a transformer together with the displacement capacitor can be taken from the brake circuit. In this known arrangement, however, is no regulation to constant torque possible; rather, there is one in dependence on braking force curve that drops steeply in relation to speed, which can only be improved by special circuits. In addition, there would only be relatively low braking torques achievable because, in addition to the commutation voltage, there is also the transformer emf becomes disruptive.

Es sind ferner Schaltungen bekanntgeworden, bei denen unter Verwendung von Transduktoren und Transistoren eine Regelung auf konstantes Moment vorgenommen wird. Dabei wird für den Istwert das Produkt aus Feld und Läuferstrom, also die Bremskraft, in einem Hallgenerator nachgebildet. Es wird jedoch auch bei dieser Ausführung ein Fahrmotor als Erregergenerator für die anderen auf einen gemeinsamen konstanten Bremswiderstand arbeitenden Fahrmotoren verwendet.There are also circuits known in which using transducers and Transistors a regulation on constant torque is made. For the actual value, the Product of field and rotor current, i.e. the braking force, simulated in a Hall generator. It will However, even in this version, a drive motor as an exciter generator for the others on a common constant braking resistor operating traction motors are used.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einer geringstmöglichen Anzahl von ruhenden Bauteilen fahrdrahtunabhängig eine starke, über einen großen Geschwindigkeitsbereich konstante Bremsung zu erreichen. The object of the invention is to be independent of contact wire with the smallest possible number of stationary components to achieve strong braking that is constant over a wide speed range.

Dies gelingt nach der Erfindung dadurch, daß sämtliehe Wechselstrom-Fahrzeugmotoren beim Bremsen als auf je einen konstanten Bremswiderstand arbeitende, voll bremsende Gleichstromgeneratoren be-This is achieved according to the invention in that all AC vehicle motors when braking as each working on a constant braking resistor, full braking direct current generators

609 730/113609 730/113

trieben werden, deren Erregerwicklungen an einen ruhenden Energiewandler angeschlossen sind, der von dem Anker-Bremskreis wenigstens eines Fahrmotors gespeist wird und aus einer im Sinne der konstanten Bremskraft geregelten Stromrichteranord- s nung besteht. Dadurch kann die Bremskraft eines Triebfahrzeuges erheblich gesteigert werden, ohne daß eine gewichtsmäßige Mehrbelastung oder ein Mehraufwand für eine dem Verschleiß unterliegende Erregermaschine entsteht. Die Fahrzeugbatterie wird während des Bremsvorganges nur unerheblich belastet. Im Gegensatz zu der bekannten Bremsschaltung, bei der die Erregung aus einer Batterie über einen Turbowechselrichter und eine Magnetverstärkeranordnung einem als Erregergenerator dienenden ter mit einer nachgeschalteten ungesteuerten Gleich-Fahrmotor zugeführt wird, entfallen Transduktoren. Man kommt also mit einer kleineren Anzahl von leicht unterzubringenden Bauelementen aus.are driven whose excitation windings are connected to a resting energy converter, the from the armature brake circuit at least one traction motor is fed and from one in the sense of constant braking force controlled converter arrangement exists. This can reduce the braking force of a Traction vehicle can be increased significantly without a weight increase or a There is additional work for an exciter that is subject to wear. The vehicle battery will only insignificantly loaded during the braking process. In contrast to the well-known brake circuit, in which the excitation from a battery via a turbo inverter and a magnetic amplifier arrangement a ter serving as an exciter generator with a downstream uncontrolled drive motor transducers are not required. So you come with a smaller number of easy to accommodate components.

Die Stromrichteranordnung kann als Wechselrichter mit einer nachgeschalteten ungesteuerten Gleichrichteranordnung oder auch als impulsbreitengesteuerte Gleichrichteranordnung, deren Ausgangsimpulse in ihrer Breite vom Signalpegel und in ihrer Höhe von der Bremsspannung abhängig sind, ausgebildet sein. Es ist zu erwähnen, daß sowohl steuerbare Wechselrichter, die mit schwankender Eingangs-Gleichspannung gespeist v/erden und denen über Transformatoren ungesteuerte Gleichrichter nachgeschaltet sind, als auch impulsbreitengesteuerte Gleichrichter, deren Ausgangsimpulse in ihrer Breite von einem Signalpegel und in ihrer Höhe von der Speisespannung abhängig sind, als Gleichstromregler an sich bekannt sind.The converter arrangement can be used as an inverter with a downstream uncontrolled rectifier arrangement or as a pulse-width-controlled rectifier arrangement, the output pulses of which are dependent in their width on the signal level and in their height on the braking voltage, formed be. It should be mentioned that both controllable inverters, those with fluctuating input DC voltage fed v / earth and connected downstream of them via transformers uncontrolled rectifiers are, as well as pulse-width-controlled rectifiers, the output pulses of which are in their width are dependent on a signal level and the level of the supply voltage, as a direct current regulator are known per se.

Ein Ausführungsbeispiel einer Bremsschaltung nach der Erfindung zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung für vier Wechselstrommotoren, die als Gleichstromgeneratoren bremsend wirken. Die einzelnen Motoren sind mit 1 bis 4, ihre Erregerwicklungen mit 9 bis 12 und ihre Bremswiderstände mit 5 bis 8 bezeichnet. Die Erregerenergie für die in R.eihe geschalteten Erregerwicklungen 9 bis 12 wird aus dem Ankerkreis des Fahrmotors 1 entnommen. Hierzu ist an dessen Bremswiderstand 5 ein als regelbare Stromrichteranordnung ausgebildeter Energiewandler 13 angeschlossen, der so ausgesteuert wird, daß sich eine konstante Bremskraft einstellt. Hierzu wird der Steuerkreis des Energiewandlers 13 mit einem Vorverstärker 14 verbunden; dieser ist an eine Steuerbatterie 18 angeschlossen, der ein Potentiometer 17 parallel liegt. Der Steuerkreis des Vorverstärkers 14 wird von der Differenz der am Potentiometer 17 abfallenden Spannung (Sollwert) und der Spannung des Hallwandlers 16 beaufschlagt. Die Hallspannung (Istwert) ist proportional dem Produkt aus Erregerstrom und Ankerspannung des Fahrmotors 4. Die Erregerspule 15 für den Hallgenerator 16 liegt in Reihe mit den übrigen Erregerwicklungen 9 bis 12 und wird direkt vom Erregerstrom der Motoren 1 bis 4 durchflossen. Der dem Ankerstrom proportionale Wert wird am Bremswiderstand 8 des Motors 4 abgegriffen und dient als Steuerstrom für den Hallgenerator.An embodiment of a brake circuit according to the invention is shown in FIG. 1 in schematic form Illustration for four alternating current motors that act as direct current generators with a braking effect. The single ones Motors are with 1 to 4, their excitation windings with 9 to 12 and their braking resistors with 5 to 8 designated. The excitation energy for the excitation windings 9 to 12 connected in series is taken from the armature circuit of the traction motor 1. For this purpose, the braking resistor 5 is a controllable Power converter arrangement trained energy converter 13 connected, which is controlled so, that a constant braking force is established. For this purpose, the control circuit of the energy converter 13 is used connected to a preamplifier 14; this is connected to a control battery 18, which is a potentiometer 17 is parallel. The control circuit of the preamplifier 14 is based on the difference on the potentiometer 17 falling voltage (setpoint) and the voltage of the Hall converter 16 is applied. the Hall voltage (actual value) is proportional to the product of the excitation current and the armature voltage of the traction motor 4. The excitation coil 15 for the Hall generator 16 is in series with the other excitation windings 9 to 12 and the excitation current of motors 1 to 4 flows directly through it. The anchor current proportional value is picked up at the braking resistor 8 of the motor 4 and is used as a control current for the hall generator.

Durch die Produktbildung des Hallgenerators wird das Motormoment erfaßt und über den Regelkreis gemäß dem vorgegebenen Sollwert konstant gehalten. An Stelle der speisenden Batterie kann die Energie für den Vorverstärker auch aus dem Ankerkreis unmittelbar über eine geeignete Stabilisierung entnommen werden. Der Energiewandler 13 kann eine impulsbreitengesteuerte Gleichrichteranordnung sein, deren Ausgangsimpulse in ihrer Breite vom Signalpegel und in ihrer Höhe von der Bremsspannung abhängen. The engine torque is recorded by the product formation of the Hall generator and via the control loop kept constant according to the specified setpoint. Instead of the feeding battery, the energy for the preamplifier also taken directly from the armature circuit via a suitable stabilizer will. The energy converter 13 can be a pulse-width controlled rectifier arrangement, the output pulses of which depend in their width on the signal level and in their height on the braking voltage.

Der Energiewandler kann aber auch, wie in F i g. 2 gezeigt, aus einem geregelten Wechselrichter 19 bestehen. Der Wechselrichter 19 ist an dem Bremswiderstand S angeschlossen und speist ausgangsseitig über einen Zwischentransformator 20 einen ungesteuerten Gleichrichter 21, an dem die Reihenschaltung der Erregerwicklungen 9 bis 12 und 15 liegt. Die Regelung auf konstantes Bremsmoment erfolgt im Wechselrichter in an sich bekannter Weise.The energy converter can also, as shown in FIG. 2, consist of a regulated inverter 19. The inverter 19 is connected to the braking resistor S and feeds on the output side Via an intermediate transformer 20 an uncontrolled rectifier 21 to which the series connection the excitation windings 9 to 12 and 15 is located. The regulation to constant braking torque takes place in Inverter in a manner known per se.

Die im Hauptanspruch enthaltenen Erfindungsmerkmale werden nur in ihrer Gesamtheit zum Schutz begehrt.The features of the invention contained in the main claim are only used in their entirety Protection desired.

Claims

Patent claims:

1. Contact wire-independent resistance braking circuit of AC vehicle motors, which during the braking process with its armature circuit on a constant braking resistor regenerative work and their excitation windings connected in series and via an energy converter by an excitation current regulated by means of stationary components in the sense of keeping it constant the braking force are fed, thereby characterized in that all AC vehicle motors (1 to 4) when braking as a constant braking resistor working, fully braking direct current generators are operated, their excitation windings (9 to 12) are connected to a dormant energy converter (13) from the armature brake circuit at least one traction motor is fed and consists of a converter arrangement regulated in terms of the constant braking force.

2. Resistance braking circuit according to claim 1, characterized in that the converter arrangement as an inverter (19) with a downstream uncontrolled rectifier arrangement (21) is formed.

3. Resistance braking circuit according to claim 1, characterized in that as a converter a pulse-width-controlled rectifier arrangement is used, the output pulses of which in their width depend on the signal level and their height on the braking voltage.

Considered publications:

German patents No. 947 979, 956 131,
863;

German Auslegeschrift No. 1162 937;

Swiss Patent No. 166 650;

U.S. Patent No. 3,145,334;

"Elektro Bahnen", H. 12/1961, pp. 278,279;
H. 9/1960, pp. 192,193; H. 5/1962, pp. 135,136;

"Glasers Annalen", H. 11/1959, pp. 411 to 418;

ETZ-B, H. 14/1962, p. 372.

1 sheet of drawings