DE1285498B

DE1285498B - Steuereinrichtung fuer elektrische Triebfahrzeuge mit selbsterregter Kurzschlussbremse

Info

Publication number: DE1285498B
Application number: DE1961S0077274
Authority: DE
Inventors: Amler; Dipl-Ing Joerg
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-12-23
Filing date: 1961-12-23
Publication date: 1968-12-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für elektrische Triebfahrzeuge mit selbsterregter Kurzschlußbremse, bei der mit Bremsbeginn der Wert des Bremswiderstandes durch ein Stufenschaltwerk bis zum Ansprechen eines Vorstromwächters schnell verringert wird und nach dem Ansprechen des Vorstromwächters das von diesem stillgesetzte Stufenschaltwerk in Steuerabhängigkeit von einem Hauptstromwächter gebracht ist, dessen unterer Ansprechwert über dem des Vorstromwächters liegt.
Bei einer bekannten Steuereinrichtung dieser Art wird die Stufenschaltung des Widerstandsschaltwerkes zuerst bis zu der Stufe schnell vorgenommen, bei der der Motorstrom den Ansprechwert des Vorstromwächters erreicht. Alsdann wird das Stufenschaltwerk bis zur Erregung derMotorfelder stillgesetzt und nach Erregung der Motorfelder wird die Weiterschaltung des Schaltwerkes mit einer wesentlich geringeren Schaltgeschwindigkeit freigegeben, bei welcherSchaltgeschwindigkeit der Hauptstromwächter Zeit genug hat, die betreffende Schaltstufe so lange festzuhalten, bis der Motorstrom wieder auf den Ansprechwert des Hauptstromwächters abgeklungen ist. Nach diesem Abklingen wird das Spiel im vorgenannten Sinne fortgesetzt und das Stufenschaltwerk im Sinne einer weiteren Verminderung der Widerstandsstufen langsam geschaltet. Dabei ist ein weites Überschwingen des Motorstromes über den Ansprechwert des Hauptstromwächters bei der ersten Ansprechstufe unvermeidlich, so daß infolge der dabei auftretenden Bremsmomente ein ruckweiser Betrieb auftritt.
Es sind ferner Schutzeinrichtungen bekanntgeworden, bei denen die weitere Betätigung der Schaltwalze bei Erreichung eines bestimmten Bremsstromes und einer bestimmten Bremsspannung durch eine elektromagnetisch beeinfiußbare Sperrklinke unterbunden wird, solange, bis Bremsstrom und Bremsspannung wieder unter bestimmte Werte abgesunken sind. Danach kann die Schaltwalze für die Bremswiderstände im gleichen Sinne wie vorher weiter betätigt werden. Bei diesen Schutzeinrichtungen ist ein Überschwingen des Bremsstromes bei der gesperrten Stufe ebenfalls nicht zu vermeiden.
Es ist weiterhin eine Anordnung zur elektrischen Bremsung von Bahnmotoren bekanntgeworden, bei der zugleich mit der Herstellung der Bremsschaltung vorübergehend eine Fremdspannung an die Feldwicklung geschaltet wird, um die Erregung zu beschleunigen, wobei diese zusätzliche Spannung kurzzeitig beispielsweise auf der ersten Widerstandsstufe eingeschaltet und auf der folgenden wieder abgeschaltet wird. Diese Anordnung soll das ordnungsgemäße Einsetzen der selbsterregten Widerstandsbremse sicherstellen. Eine Überwachung der Größe des Motorstromes und seine Begrenzung ist dabei wegen des Fehlens jeglicher Stromwächter weder vorgesehen noch möglich.
Auch ist es bekannt, zur Anzeige des Durchgehens eines Elektromotors, insbesondere zur Anzeige des Schleuderns von Fahrmotoren ein polarisiertes Anzeige- oder Steuergerät mit dem Fahrmotorstromkreis zu koppeln, so daß es nur auf den negativenDifferenzquotienten des Fahrmotorstromes anspricht. Diese Schaltung ist so beschaffen, daß sie gegen plötzliche Schaltänderungen, d. h. beim Stufenschalten der Widerstände im Motorstromkreis unempfindlich ist und nur auf die weniger rasch erfolgenden Stromänderungen beim Schlüpfen der Triebräder anspricht. Eine solche Schaltung ist daher für die eingangs genannte Steuereinrichtung nicht brauchbar und gibt auch keine Anregung in dieser Richtung. Dies gilt entsprechend auch für Gleitschutzanordnungen bekannter Art, bei denen die Motordrehzahl differenziert wird.
Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung mit einem Vorstromwächter und einem Hauptstromwächter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die ein schnelles Vermindern der Widerstandsstufen bis zum Ansprechen des Vorstromwächters ermöglicht und dennoch ein merkliches Überschwingen des Motorstromes über den Ansprechwert des Hauptstromwächters verhindert.
Die Lösung derAufgabe gelingt nach derErfindung dadurch, daß der Hauptstromwächter so lange bei jedem Überschreiten seines unteren Ansprechwertes das Stufenschaltwerk um jeweils eine Widerstandsstufe im Sinne einer Widerstandsvergrößerung steuert, bis ein beim Ansprechen des Vorstromwächters eingeschaltetes Zeitglied abgelaufen ist, nach dessen Ablauf der Hauptstromwächter bei jedem Unterschreiten seines unteren Ansprechwertes das Stufenschaltwerk um jeweils eine Widerstandsstufe im Sinne einer Widerstandsverringerung steuert. Durch das entgegengesetzte Betätigen des Stufenschaltwerkes nach Ansprechen des Vorstromwächters wird erreicht, daß der Strom nur wenig über die untere Ansprechgrenze des Hauptstromwächters ansteigen kann und es wird nach Beendigung der ersten Umschaltung der Motorstrom sofort wieder unter diese Ansprechgrenze gedrückt. In Verbindung mit dem Zeitglied wird eine sehr schnelle und sanfte Regelung der Bremskraft erreicht.
Bei den bisher bekannten Steuerungen für elektrische Triebfahrzeuge verwendet man zur Überwachung der Anfahrt bzw. Bremsung Stromwächter mit zwei Ansprechwerten, wobei unterhalb des unteren Ansprechwertes (Fortschaltwert) ein Befehl zur Verkleinerung, oberhalb des oberen Ansprechwertes (Überschaltwert) ein Befehl zur Vergrößerung der Anfahr- bzw. Bremswiderstände gegeben wird.
An Hand der Zeichnung, die in F i g. 1 ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispieles einernach derErfindung ausgeführten Steuereinrichtung, in F i g. 2 ein Schaubild über den Stromverlauf nach der Zeit während des Bremseinsatzes und in F i g. 3 ein Schaltbild für die Erfassung des auftretenden Anfahr oder Bremsdruckes wiedergibt, wird die Erfindung näher erläutert.
In F i g. 1 bedeutet 1 einen Fahrschalter, von. dem aus die Kommandos zum Bremseinsatz gegeben werden. Mit z ist ein Stromwächter und mit 3 ein weiterer Stromwächter, der als Vorstromwächter dient, bezeichnet. Diese Elemente arbeiten mit einem Befehlsspeicher 4, einem Zeitglied 5 und zwei UND-Gattern 6 und 7 zusammen. Die vom Fahrschalter gegebenen Befehle werden dem Speicher 4 zugeführt; dieser gibt sie an die beiden UND-Gatter 6 und 7 weiter. Bei Ansprechen des Vorstromwächters 3 wird über das UND-Gatter 6 die Schaltwerksaufschaltung, die an die Leitungen bei A angeschlossen ist, ausgesetzt. Bei Ansprechen des unteren Grenzwertes des Stromwächters 2 wird das Schaltwerk über das UND-Gatter 7, das mit den Leitungen B verbunden ist, zurückgeschaltet. Gleichzeitig mit dem erstmaligen Ansprechen des Vorstromwächters 3 über das UND- Gatter 6 wird das Zeitglied 5 eingeschaltet, das nach Ablauf einer eingeprägten Zeit den Speicher 4 löscht, so daß von diesem Zeitpunkt an bei Ansprechen des unteren Grenzwertes des Stromwächters 2 die Schaltwerksaufschaltung ausgesetzt wird. Nunmehr wird also bei Ansprechen des unteren Grenzwertes des Stromwächters 2 das Schaltwerk auf- und bei Ansprechen des oberen Grenzwertes zurückgeschaltet.
Im Schaubild der F i g. 2 ist der zeitliche Ablauf des vorgenannten Schaltvorganges zusammen mit dem auftretenden Bremsstrom aufgezeichnet. Vom Bremsbeginn (Zeitmarke Null) ausgehend, werden gemäß Ablauf des Schalttaktes der Steuereinrichtung die Bremswiderstände abgeschaltet. Mit der Erregung der Motoren steigt der Bremsstrom an und erreicht bei 10 den Einstellwert des Vorstromwächters 3. Damit wird eine weitere Verminderung des Bremswiderstandes aufgehalten und gleichzeitig das Zeitglied 5 eingeschaltet. Der sich weiter entwickelnde Bremsstrom erreicht bei 11 den unteren Grenzwert des Stromwächters 2. Dabei wird über das UND-Gatter 7 das Schaltwerk um eine Stufe zurückgeschaltet. Da aber der Bremsstrom weiterhin im Ansteigen ist, erreicht er bei 12 wiederum den unteren Grenzwert des Stromwächters 2. Es erfolgt eine erneute Zurückschaltung des Bremsschaltwerks. Nach Ablauf des Zeitgliedes 5, nach einer Laufzeit a bei 13, wird auch die übrige Stromwächtersteuerung zurückgeschaltet und, da der untere Grenzwert des Stromwächters 2 noch nicht überschritten ist, wird das Schaltwerk um eine Stufe aufgeschaltet. Bei 14 wird der untere Grenzwert des Stromwächters unterschritten, so daß eine weitere Aufschaltung erfolgt usw.
In der F i g. 3 ist eine Schaltung angegeben, um den Ruck, der bei der Anfahrt bzw. beim Bremseinsatz auftritt, zu erfassen und um ein Signal zu geben, das das Schaltwerk anhalten läßt. Dabei liegt an den Klemmen 20 eine dem Motorstrom proportionale Spannung, welche über den Widerstand 21 den Kondensator 22 auflädt. Der dabei auftretende Ladestrom fließt über die Emitterbasisstrecke des Transistors 23 und macht diesen bei Erreichen eines bestimmten Stromwertes durchlässig. Dabei wird das Potential am Punkt 24 nahezu auf das Pluspotential der Batterie 25 herabgezogen. Dadurch wird der über die Widerstände 26 und 27 auf die Basis eines zweiten Transistors 28 gezogene Strom unterbrochen, der Transistor 28 gesperrt und das Potential von Punkt 29 wird damit vom Potential des Pluspoles der Batterie 25 abgehoben und somit ein Signal an das Schaltwerk über die Leitung L weitergegeben. Dies bedeutet, daß der Ruck ein gewisses Maß überschritten hat. Über die Widerstände 30 und 31 wird nun ein zusätzlicher Strom auf die Basis des Transistors 23 gezogen und eine schnelle Durchschaltung des Transistors 23 bewirkt. Der Bremsdruck ist proportional der Bremskraftänderung. Diese ist wieder etwa proportional der Bremsstromänderung und diese ist der Änderung der Spannung an den Klemmen 20 proportional, so daß eine Ladungsverschiebung am Kondensator 22 dem Bremsruck etwa proportional ist. Die Sperrzelle 32 hat die Aufgabe, den Kondensator 22 bei Nachlassen der Spannung an den Klemmen 20 möglichst rasch zu entladen und den Kondensator für einen erneuten Spannungsanstieg bereit zu machen. Als Stromwächter benutzt man vorzugsweise kontaktlos arbeitende Stromwächter auf Halbleiterbasis.

Claims

Patentansprüche: 1. Steuereinrichtung für elektrische Triebfahrzeuge mit selbsterregter Kurzschlußbremse, bei der mit Bremsbeginn der Wert des Bremswiderstandes durch ein Stufenschaltwerk bis zum Ansprechen eines Vorstromwächters schnell verringert wird und nach dem Ansprechen des Vorstromwächters das von diesem stillgesetzte Stufenschaltwerk in Steuerabhängigkeit von einem Hauptstromwächter gebracht ist, dessen unterer Ansprechwert über dem des Vorstromwächters liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstromwächter (2) so lange bei jedem überschreiten seines unteren Ansprechwertes das Stufenschaltwerk um jeweils eine Widerstandsstufe im Sinne einer Widerstandsvergrößerung steuert, bis ein beim Ansprechen des Vorstromwächters (3) eingeschaltetes Zeitglied (5) abgelaufen ist, nach dessen Ablauf der Hauptstromwächter bei jedem Unterschreiten seines unteren Ansprechwertes das Stufenschaltwerk um jeweils eine Widerstandsstufe im Sinne einer Widerstandsverringerung steuert.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stufenschaltwerk für das Zu- und Abschalten des Bremswiderstandes jeweils in unmittelbarer Steuerabhängigkeit von dem Hauptstromwächter (2) und von dem Ausgang je eines UND-Gatters (6, 7) gebracht ist, wobei das eine UND-Gatter (7) eingangsseitig mit dem Hauptstromwächter (2) und einem ersten Ausgang eines eingangsseitig mit dem Fahrschalter (1) verbundenen Befehlsspeichers (4) in Verbindung steht und das zweite UND-Gatter (6) eingangsseitig mit dem Vorstromwächter (3) und einem zweiten Ausgang des Befehlsspeichers verbunden ist, dessen zweiter Eingang über ein Zeitglied (5) mit dem Ausgang des zweiten UND-Gatters (6) in Verbindung steht.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstromwächter auch auf den Differentialquotienten des Fahrmotorstromes anspricht.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialquotient des Motorstromes beim Anfahren das Stufenschaltwerk stillsetzt, sobald der eingestellte Ansprechwert überschritten ist.