DE2656620B2

DE2656620B2 - Nutzbrems-Regeleinrichtung für QeichstromreihenschluBmotoren

Info

Publication number: DE2656620B2
Application number: DE2656620A
Authority: DE
Inventors: Michimasa Mito Horiuchi; Hiroshi Katsuta Narita
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-12-17
Filing date: 1976-12-14
Publication date: 1979-06-07
Also published as: BR7608359A; FR2335994A1; CA1094634A; DE2656620A1; FR2335994B1; JPS5836597B2; US4087727A; DE2656620C3; JPS5273320A

Description

güngsspannung Vcf'aes Fühlers PTs und der Ausgangsspannung V'vdes Fühlers PTm unter die Spannung Δ Vo am Beginn des Ausgangssignals des Spannungsreglers A VR abgesenkt wird, entsteht eine Ausgangsspannung Vα durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung

\ i + Ti ■ ■ s )"

Tv S

= Zeitkonstante und
= I.aplacc-Operator.

Weiterhin ist vorgesehen ein Vergleichen Verstärker AMP eines automatischen Stromreglers ACR zum Vergleichen der Spannung V/p. die vom Strom-Führungswert Vip durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung

\\ + Tp ■ S/'

erzeugt ist,

mit der Spannung V/st proportional zum Motorstrom Ist und der Ausgangsspannung V_A des Spannungsreglers r. A VR und zum Abgeben der Abweichung dazwischen an den Phasenschieber APS durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung

VT+ Tc SJ'

mit Tc = Verstärkungsfaktor. Das Ausgangssignal des Phasenschiebers APS wird zum Steueranschluß des Zerhackers CH gespeist, urr das Ausgangssignal des automatischen Phasenschiebers APS zu steuern, d.h. das Tastverhältnis γ des Zerhack,- ^s CH, das definiert ist durch:

7>;n = Einschalt-Zeit des Zerhackers,
T.\u, = Ausschalt-Zeit des Zerhackers und
T = Zerhacker-Periode.

Wenn der Zerhacker CH eingeschaltet ist. fließt der durch die Anker-EMK Em erzeugte Strom in einer geschlossenen Schleife vom Zerhacker CH durch den Widerstand R, den Anker M. die Feldwicklung F. die Glättungsdrossel MSL und zurück zum Zerhacker CH. Wenn der Zerhacker CH andererseits ausgeschaltet ist, fließt der Strom von Erde und durch den Widerstand, den Anker M, die Feldwicklung F, die Glättungsdrossel MSL und die Diode Ds zurück zur Stromversorgung H über den Scherenstromabnehmer P. Das Ausgangssignal V_A des Spannungsreglers AVR wirkt auf den Stromregler ACR, um den Strom-Führungswert V₁P zu verringern.

Es ist in F i g. 1 nun der Widerstand R im Bereich hoher Drehzahl eingeschaltet, wo die Motorspannung Fm höher als die Ersatzquellenspannung VcZ(I — γ min) ist. Im eingeschalteten Zustand des Widerstandes R arbeitet der Spannungsregler A VR so, daß die Motorspannung Em minus dem Spannungsabfall I_MR am Widerstand R(Em- ImR= V_m) nicht höher als die Ersatzquellenspannung VcZ(I —γ min) wird. Wenn der

55

60

65 Motor in der Drehzahl so verringert wird, daß die Motorspannung Em niedriger als die Ersatzquellenspannung VcA(I —γmm) wird, ist der Widerstand R kurzgeschlossen. Mit anderen Worten, wenn die Bedingung

vorliegt, wird das Schütz K geschlossen. In der Anfangsstufe des Nutzbremsens ist der in der Feldwicklung F fließende Strom klein und daher ist die 1.1/engte Spannung Fm niedrig, so daß die Gleichung (1) erfüllt ist. sobald das Nutzbremsen beginnt. Zum Steuern des Schalters oder Schützes K wurde eine in (■"ig. J dargestellte Schaltung entwickelt und geprüft, bei der das Signal Vj, zum Kurzschließen des Schützes K abhangig von der Erfüllung der Gleichung (I) nach /. ti. einer Zeitdauer t\ erzeugt wird, die erforderlich ist. damit der Strom-Fiihrungswert V/r, der durch das • cr/ngcriingsgiicCi erster .,rt.r:;:r:j;

1 ' Tp

geschickt ist, im wesentlichen gleich dem ursprünglichen Strom-Führungswert V_lr wird, wie dies in F i g. 2 zur (■'!'läuterung des Betriebs dargestellt ist. In der Fig. i werden die Spannung VcC proportional zur Ersatzquellcnspar rng Vcf[\ -)',,,). für die Spannung Vu' proportional zur Spannung Vst. die die Motorspannung Est minus dem Spannungsabfall UtR am Widerstand R und die Spannung V_R. die durch die Konstante A] als Spannung Vist geschickt und proportional zum Spannungsabfall IstR am Widerstand R ist, an einen ersten Vergleicher CP] abgegeben. Andererseits werden die Spannung VV". die durch Multiplizieren des Strom-Führungswertes V_lr mit der Konstanten A₂ erhalten wird und etwas kleiner als der Strom-Führungswert V_iP ist, und die Spannung Vm'. die vom Strom-Führungswen VVdurch das Verzögerungsglied erster Ordnung

Tp S

erhalten ist. an einen zweiten Vergleicher CP? abgegeben. Die Vergleicher CP] und CPi arbeiten so. daß bei jeweils negativen Eingangsspannungen V_(P, und Vcri die Ausgangsspannungen »0« sind, während die Ausgangsspannungen V_Cp\ und V_Cp₂ jeweils abhängig von positiven Eingangsspannungen Vcp\ bzw. V(P₂ erzeugt werden. Ein UN D-Glied AND erzeugt ein Kurzschlußsignal V^ zum Schließen des Schul- js K abhängig von beiden Ausgangsspannungen V_cpi' und VVp₂' der Vergleicher CPi bzw. CP₂. Mit anderen Worten, der Vergleicher CP₂ erzeugt die Ausgangsspannung Vcp7 und kommt in einen Bereitschaftszustand im Zeitpunkt t_u wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn die Gleichung (1) erfüllt ist, erzeugt der Vergleicher CP] die Ausgangsspannung Vcpu so daß das Kurzschlußsignal V_K durch das UND-Glied ΛΛ/Derzeugt wird, um so das kurzschließende Schütz K umzulegen. Es hat sich gezeigt, daß die Schaltung der Fig.3 die unten aufgezeigten Nachteile aufweist

Das Diagramm der F i g. 4 zeigt die Kennlinien des Motorstromes Im in Bezug zur Motor-Drehzahl n, wenn die Ausgangsspannung Va vom Spannungsregler A VR in den Bereichen hoher Drehzahl erzeugt wird. Die Kurve a zeigt eine kritische Kennlinie, bei der Nutzbremsen bei kleinstem Tastverhältnis y_m/_n des

Zerhackers CH mil eingeschaltetem Widerstand K möglich ist, während eine Kurve /;' die statische Kennlinie aufgrund des Betriebs des Spannungsreglers A VR darstellt. Weiterhin zeigt eine Kurve b die kritische Kennlinie, bei der Nutzbremsen bei kleinstem Tastverhältnis /,„,„ des Zerhackers CH mit kurzgeschlossenem Widerstand R möglich ist, und eine Kurve b' wilt die statische Kennlinie bei betriebenem Spannungsregler A VR dar. Es sei angenommen, daß das Nutzbremsen im Zeitpunkt 0 in F i g. 2 beginnt, und daß der Betriebspunkt des Nutzbrcmsens in Zeitpunkt U den Wert Vi aufweist. Im Punkt Vi ist die Spannung V_M. die die Motorspanniing F.\t der Fig.! minus dem Spannungsabfall ImR am Widerstand R darstellt, unter die ['rsatzquellenspannung VcZ^-(I —}·„„„) gesteuert. Unter dieser Bedingung nimmt der Strom Im den Verlauf von Im2 an (F-" ig. 4), der kleiner als der Strom /am äquivalent zum Slrom-Fülmingswert V//> ist. Lind es h;>t sich gezeig!, daß der Spannungsabfaü /„Ä a,r. Widerstand R so klein ist. daß die Gleichung (I) erfüllt werden kann. Rs sei /. B. angenommen, daß Vcf = !500V, Im₂ = 300 Λ. }'„„„ = 0.05. R = 0.2 Ω. V_Af = 1350 V betragen und die Betriebsstartspannung des Spannungsreglers A VR di'ii Wert Δ Vo = 75 V hat. Die linke Seite der Gleichung (I) beträgt 1350 V. während die rechte Seite hiervon den Wert 1365 V hat. wodurch Gleichung (1) erfüllt wird. Da der Zeitpunkt /₍ in F i g. 2 bereits erfüllt ist und die Ausgangsspannung Vm' vom Vergleichcr CPi der F i g. 3 erzeugt ist. bewirkt die Erfüllung der Gleichung(l) in Punkt vi in F ig. 4, daß der Ver/eicher CPi in Fig. 3 die Ausgangsspannung Vcr\ erzeugt, so daß das UND-Glied AND das Kurzschlußsignal Va, erzeugt, um so das kurzschließende Schütz K zum Kurzschließen des Widerstandes R umzulegen. Wenn der Widerstand R im Punkt Αι in V i g. 4 auf diese Weise kurzgeschlossen ist, verschiebt sich der Betriebspunkt zum Punkt A₂ auf der statischen Kennlinie b', die dem Kurzschließendes Widerstandes R zugeordnet ist. Auf diese Weise wird das folgende Nutzbremsen auf der Kennlinie b' bewirkt. Das F.rgebnis ist eine geringe Nutzbremsleistung und eine herabgesetzte Nutzleistung, wodurch die Wirkung aufgrund des Einschaltens des Widerstandes Rstark verkleinert wird.

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Nutzbrems-Rcgeleinrichtung für Gleichstromreihenschlußmotoren mit parallelgeschaltetem Zerhacker, bei der die Nachteile der oben erläuterten Regler vermieden werden.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der F i g. 5 bis 9 näher erläutert.

In Fig. 5, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, dient der Vergleicher CP\ zum Erzeugen einer Ausgangsspannung Vqp\ abhängig vom positiven Zustand der Spannung Vcp\, die die Ausgangsspannung Vcf des Fühlers PTs proportional zur Ersatzquellenspannung Vcf{\ —y_mh) ist, minus der Ausgangsspannung V_M' proportional zur Spannung V_M (die die Motorspannung Fm minus dem Spannungsabfall ImR am Widerstand R ist) und der Ausgangsspannung Vr' proportional zum Spannungsabfall ImR des Widerstandes /?(die durch Multiplizieren der Ausgangsspannung Vim des Fühlers CTm proportional zum Motorstrom Im mit einer Konstanten A\ erhalten wird). Dies zeigt, daß der Vergleicher CP\ das Ausgangssignal Vcp\ erzeugt wenn die Gleichung (1) erfüllt ist Der Vergieicher CPr erzeugt andererseits die Ausgangsspannung Vcpi abhängig vom positiven Zustand der Spannung Vcp2. die die Spannung V/p' ist, die vom Strom- Führungs wert durch das Verzögerungsglied erster Ordnung

V ι T Tp ■ s J

erhalten wird, minus der Summe der Ausgangsspannung V_A des Spannungsreglers A VR und der Spannung Vw". die etwas kleiner als der Strom-Führungswert Vip ist,

in wobei die Spannung Vw" durch Multiplizieren des Strom-Führungswertes V/r mit der Konstanten A2 erhalten wird. Mit anderen Worten, die Ausgangsspannung V(-p2' beginnt im Zeitpunkt (2 in F i g. 6 erzeugt zu werden. Das UND-Glied AND gibt das Signal Va. zum

r> Schütz K ab, um den Widerstand R kurzzuschließen, wenn die Vergieicher CPt und CP] die Ausgangsspanntingcn Vm'bzw. V,/-2'erzeugen. Gemäß dem in F i g. 5 dargestellten ersten Ausfüh-

[_■ 1 ■ j )■_ a \i ι Λ.... I

rüngSut-i^n-t wirO uie /-\u3gciri£.v>puMMUtl£ ν it' uuiLrt

.'(ι den Vergleicher CP] abhängig von der Erfüllung der Gleichung ()) im Punkt vi auf der Kennlinie ,7'mit dem Widerstand R im Stiomwcg und der Motordrehzahl-Kennlinie der F i g. 4 erzeugt. Da die Ausgangsspannung V., des Spannungsreglers A VR im Punkt Vi so groß ist.

r> wird der Zeitpunkt I₂ in F i g. 6 nicht erreicht. Daher ist die Eingangsspannung V_(P2 des Vergleichen CP; negativ, so daß dieser kein Ausgangssignal erzeugt. Damit erzeugt das UND-Glied AND kein Signal V^ zum Kurzschließen des Widerstandes R. Auf diese Weise wird das Nutzbremsen auf der Kennlinie ./'mit eingeschaltetem Widerstand R(vgl. F i g. 4) fortgesetzt. Mit abnehmender Motor-Drehzahl wird die Ausgangsspannung Va des Spannungsreglers A VR verringert, so daß die Eingangsspannung V_(P2 des Verglci-

j-> chers CP₂ positiv wird und dieser die Ausgangsspanni ng V(P₂ im Zeitpunkt /2 erzeugt. Unter dieser Bedingung liegt der Nutzbrcms-Betriebspunkt bei y\ auf der Kennlinie a'der F i g. 4. und der Motorstrom Im nähert sich dem Strom Im ι äquivalent dem Strom-Führungs-

■in wert Vw- Als Ergebnis is! der Spannungsabfall Im\R am Widerstand R in Gleichung (1) so groß, daß die Gleichung (1) nicht erfüllt ist. Die Eingangsspannung des Vergleichers CP₁ ist deshalb negativ, wodurch verhindert wird, daß ein Ausgangssignal vom Vergieicher CP] erzeugt wird, so daß kein Kurzschlußsignal V*. für den Widerstand R vom UND-Glied AND abgegeben wird. Folglich verschiebt sich der Nutzbrems-Betriebspunkt vom Punkt y>\ zum Punkt y->. auf der Kennlinie a' in Fi g. 4. Wenn der Betriebspunkt so nach y₂ verschoben wird, verringert sich die Ausgangsspannung des Spannungsreglers AVR nach Null und kommt aus dem Spannungs-Regelbereich heraus, so daß der Motorstrom Im auf einem Pegel äquivalent zum Strom-Führungswert Vip geregelt wird. Der Widerstand R wird kurzgeschlossen, wenn die Gleichung (1) in einem vorbestimmten Regelbereich des Motorstromes Im erfüllt ist

Beim betrachteten Ausführungsbeispiel wird der Widerstand R im Spannungs-Regelbereich nicht kurzgeschlossen, wenn die Spannung Vv(die die Motorspannung Em weniger dem Spannungsabfall ImR am Widerstand R in F i g. 1 ist) unter die Ersatzquellenspannung VW(I—}>„,;„) geregelt ist d. h, so lange der Spannungsregler AVR die Ausgangsspannung Va erzeugt wodurch eine wirkungsvolle Nutzbrems-Rege-Iung ohne jeden Ausfall der Nutzbremsleistung oder Verringerung der Nutzleistung ermöglicht wird. Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in

Fig. 7 dargestellt, in der einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in F i g. 5. Das Ausführungsbeispiel der IF i g. 7 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig.5 dadurch, daß die Ausgangsspanniing Vcn' durch den Vergleicher CPi abhängig von einem positiven Zustand von Vw' erzeugt wird, das den Strom-Führungswert K//>darstellt, der durch das Verzögerungsglied erste r Ordnung

/ I

Vl + Tp

geschickt ist. minus der Spannung Vw". die den Strom-Führungswert Vn: über die Konstante A2 eingespeist, darstellt, wobei die Spannung Vw" kleiner als der Strom-Führungswert Vw ist. Weiterhin ist die Ausgangsseite des Vergleichers CP2 mit einem weiteren UND-Glied AND' verbunden, um eine Ausgangsspannung Kv zu erzeugen, wenn die Ausgangsspannung K₁ F i g. 8 dargestellt, in der einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in den Fig. 5 und 7. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der F i g. 7 dadurch, daß der Vergleicher CP2 in Fig. 7 durch ein Zeitverzögerungsglied Ry mit angelegter konstanter Spannung Vcc ersetzt ist. Wenn das Zeitverzögerungsglied Ry im Zeitpunkt t\ in F i g. 2 eingestellt wird, wird eine zu den Ausführungsbeispielen der Fig.5 und 7 ähnliche Wirkung erzielt.

Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 9 dargestellt, in der einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 5. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet

π sich vom Ausführungsbeispiel der F i g. 5 dadurch, daß der Vergleicher CPi die Atisgangsspannung Vcvi erzeugt, wenn die Spannung V/m proportional zum Motorstrom Im im wesentlichen gleich dem Strom-Führungswert Vw wird. Im Spannungs-Regelbereich des

*\nanniinCTQrpCTlprQ A Vffam invprtifrtpn Ριησηησ Ηρΐ ϊμ Ny1r*tr»rc icl Hf»r Mntorctrnm /·* Iflpinpr als

UND-Gliedes AND' Null ist. Mit anderen Worten, das UND-Glied AND erzeugt das Kurzschlußsignal V* für den Widerstand R nicht, bis der Vergleicher CPi die Ausgangsspannung Vcpv abgibt und das UND-Glied AND' die Ausgangsspannung Vh erzeugt. Auf diese Weise liegt das Kurzschlußsignal V*.· für den Widerstand R im Spannungs-Regelbereich so lange nicht vor. wie die Ausgangsspannung Va vom Spannungsregler A VR erzeugt wird, was zu den gleichen Verteilen wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 führt. Das UND-Glied AND' kann auch auf der Ausgangsseite des Vergleichers CP\ vorgesehen sein.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Strom FUhrungswert V_w äquivalente Strom, und deshalb wird die Ausgangsspannung Vcn' vom Vergleicher CPi nicht erzeugt. Als Ergebnis wird der Widerstand R im Spannungs-Regelbereich nicht kurzgeschlossen, was zu den gleichen Vorteilen wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 führt.

Bei der Erfindung wird ein Kurzschließen des Widerstandes R im Spannungs-Regelbereich verhindert, wo die die Motorspannung Em darstellende Spannung Vm minus dem Spannungsabfall ImR am Widerstand R unter die Ersatzquellenspannung Vcf(\ —γmm) gesteuert ist, so daß eine hervorragende Nutzbrems-Regelung ermöglicht wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Nutzbrems-Regeleinrichtung für Glejchstromreihenschlußmotoren,

— mit einem Widerstand in Reihe zum Gleichstrommotor,

— mit einem Schalter zum Kurzschließen des Widerstandes,

— mit einem Zerhacker parallel zu einer Reihen- to schaltung aus dem Gleichstrommotor und dem Widerstand zum Steuern des Ankerstromes des Gleichstrommotors durch Ein-Aus-Betrieb des Zerhackers,

— mit einem einen automatischen Stromregler, der den Motorstrom auf den Strom-Führungswert einstellt, enthaltenden Tastverhältnis-Regler für den Zerhacker,

— mit einem Filter, das über eine Diode an eine Parallelschaltung aus dem Zerhacker und der Reihenschaltung angeschlossen ist, und

— mit einer mit dem Filter verbundenen Stromversorgung,

dadurch gekennzeichnet,
daß der Tastverhältnis-Regler außer dem Stromregler (ACR)noch aufweist:

— einen automatischen Spannungsregler (AVR), der die Spannung (V_M) so regelt, daß sie eine Ersatzquellenspannung (V_Cf (\ — ymin))nicht überschreitet,

— wobei die ^oannung (Vm) gleich der Motorspannung (Em) minus dem Spannungsabfall (ImR) am Widerstand (R) ist, und

— ein Steuerglied (CPi, CF₂, ASD), bestehend aus einem ersten und einem zweiten Vergleicher (CPu CP₂) zum Steuern eines Schalters (K) zum Kurzschließen des Widerstandes (R) mit dem Ausgangssignal (Va) des Spannungsreglers (AVR),

— wobei der Spannungsregler (AVR) auf den Stromregler (ACR)einwirkt, um den Strom-Führungswert (V/p) zu verringern, und

— wobei der Schalter (K) im Spannungs-Regelbereich des Spannungsreglers (A VR) unwirksam ist (Fig. 1,5,6).
2. Nutzbrems-Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— daß der erste Vergleicher (CPi) erzeugt: ein Ausgangssignal (Vc/V) abhängig von einem im wesentlichen positiven Zustand der Spannung (V_Cpi) äquivalent zur Spannung (V_cf') proportional zur Ersatzquellenspannung (V_cr(\ — fmm)) minus der Spannung (Vm') und der Spannung (Vr').

— wobei die Spannung (Vm') proportional zur Spannung (Vm) ist, die die Motorspannung (Em) minus dem Spannungsabfall (ImR) am Widerstand (R) ist, und

— wobei die Spannung (Vk') proportional zum Spannungsabfall am Widerstand (R)\s\.
3. Nutzbrems-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

— daß der zweite Vergleiche (CP2) erzeugt: ein Ausgangssignal (Vcpi), abhängig von einem im wesentlichen positiven Zustand der Spannung

30

35

10 (Vcpi) äquivalent zur Spannung (Vw'), die durch Schicken des Strom-Führungswertes (V/p) durch ein Verzögerungsglied (Ai) erster Ordnung erhalten wird, minus der Ausgangsspannung (Va) des Spannungsreglers (A VR) und der Spannung (Vip") etwas niedriger als der Strom-Führungswert (Vip), und

— daß der Schalter (K) zum Kurzschließen des Widerstandes (R) abhängig von den Ausgangssignalen (Vcpv, 1, Vc«) des ersten bzw. zweiten Vergleichers (CP₁, CP₂) betätigbar ist (F i g. 5).
4. Nutzbrems-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

— daß der zweite Vergleicher (CP2) erzeugt: ein Ausgangssignal (VcP₂'), abhängig von einem im wesentlichen positiven Zustand der Spannung (V_Cp₂) äquivalent zur Spannung (Vw), db durch Schicken des Strom-Führungswertes (V_/P) durch ein Verzögerungsglied (A₂) erster Ordnung erhalten wird, minus der Spannung (V·,?"), die etwas niedriger als der Strom-Führungswert ()\

- daß ein NAND-Glied (NAND) auf der Ausgangsseite des zweiten Vergleichers (CP2) vorgesehen ist und eine Ausgangsspannung (Vn) erzeugt, wenn die Ausgangsspannung (Va) des Spannungsreglers (AVR) im wesentlichen auf Null verringert ist, und

— daß der Schalter (K) zum Kurzschließen des Widerstandes (R) abhängig von der Ausgangsspannung (Vn) und der Ausgangsspannung ( Vcpv) betätigbar ist (F i g. 7).
5. Nutzbrems-Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

— daß der Schalter (K) zum Kurzschließen des Widerstandes (R) abhängig νιη der Ausgangsspannung (Vn) und der Ausgangsspannung (VcP₂) des zweiten Vergleichers (CP2) betätigbar ist (F ig. 7).
6. Nutzbrems-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

— daß mit dem Ausgangssignal eines Zeitverzögerungsgliedes (Ry) und der Ausgangsspannung (Va) des Spannungsreglers (AVR) ein NAND-Gatter (AM/VCtybeaufschlagbar ist,

— daß das Zeitverzögerungsglied (Ry) an Konstantspannung ( Vorliegt,

— daß das NAND-Glied (NAND) ein Ausgangssignal (Vn) erzeugt, wenn das Ausgangssignal (Va) im wesentlichen auf Null verringert ist, und

— daß der Schalter (K) zum Kurzschließen des Widerstandes (R) abhängig von den Ausgangssignalen (Vfpi') und dem Signal (Vn) betätigbar ist (F ig. 8).
7. Nuizbrems-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

— daß der zweite Vergleicher (CP2) eine Ausgangsspannung (Vcp₂) erzeugt, wenn die Spannung (Vim) proportional zum Motorstrom (Im) im wesentlichen gleich dem Strom-Führungswert (Vip)wkd, und

— daß der Schalter (K) zum Kurzschließen des Widerstandes (R) abhängig vom Signal (Vc/V) und vom Signal (VbV) betätigbar ist (Fig. 9).

Die Erfindung betrifft eine Nutzbrems-Regeleinrichtung für GleichstromreihenschluBmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Nutzbrems-Regeleinrichtung wurde bereits vorgeschlagen (DE-PS 26 26 831).

Bei der Nutzbrems-Regelung eines Gleichstromreihenschlußmotors mit einem Zerhacker arbeitet der Motor als Generator, und daher kann die Motorspannung nicht über die Quellenspannung erhöht werden, was zu mangelnder Bremsleistung bei hohen Drehzahlen bzw. Geschwindigkeiten führt Zur Überwindung dieser Schwierigkeit ist eine Nutzbrems-Regeleinrichtung entwickelt worden, bei der ein Widerstand in Reihe zum Gleichstrommotor liegt, um gleichzeitig dynamisches Bremsen auszunutzen (vgl. »Conference Record IEEE International Semiconductor Power Converter Conference«, im Lord Baltimore Hotel, Baltimore, Maryland, USA, 8.-10. Mai 1972, Seiten 3-7-3 und Fig. 4 sowie US-PS 39 47 740). Dieser Motor wird betriebsmäßig in Hochdrehzahlbereichen eingeschaltet, wo die Motorspannung größer als eine Ersatzquellenspannung ist, so daß die Motorspannung minus dem Spannungsabfall am Widerstand nicht höher als die Ersatzquellenspannung geregelt isL Derartige Regelbereiche werden im folgenden als Spannungs-Regelbereiche bezeichnet Durch geeignetes Festlegen des Wertes des eingeschalteten Widerstandes wird daher das gewünschte Nutzbremsen selbst in Bereichen hoher Drehzahl erreicht Wenn die Motor-Drehzahl verringert wird und die Motorspannung unter die Ersatzquellenspannung abfällt wird andererseits der Widerstand kurzgeschlossen. Dabei hat sich gezeigt, daß ein Signal zum Kurzschließen des eingeschalteten Widerstandes selbst innerhi :b des Spannungs-Regelbereiches erzeugt werden kann. Das Kurzschließen des Widerstandes im Spannungs-Regelbereich bewirkt aber einerseits eine mangelnde Nutzbrems-Leistung und andererseits eine verringerte Nutzleistung.

Mit der eingangs erwähnten, bereits vorgeschlagenen Nutzbrems-Regeleinrichtung soll ein unerwünschter Anstieg der Quellenspannung gedämpft werden, der gegebenenfalls nach dem Kurzschließen des Widerstandes im Motor-Stromkreis des Gleichstrommotors auftreten kann. Hierzu \i'. diese Nutzbrems-Regeleinrichtung so aufgebaut, daß das Tastverhältnis eines Zerhackers zum Steuern des Ankerstromes des Gleichstrommotors verringert wird, bevor der Widerstand kurzgeschlossen wird.

Dagegen ist es Aufgabe der Erfindung, eine Nutzbrems-Regeleinrichtung für Gleichstromreihenschlußmotoren anzugeben, bei der der Widerstand im Spannungs-Regelbereich nicht kurzgeschlossen wird, um so die Wirkung der Nutzbremsung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung sieht also eine Nutzbrems-Regeleinrichtung für Gleichstrommotoren vor, bei der ein Widerstand im Motorkreis eingeschaltet ist, um eine Nutzbrems-Regelung von hoher Drehzahl mittels eines Zerhackers zu bewirken. Im Spannungs-Regelbereich, in dem die Motorspannurj minus dem Spannungsabfall am eingeschalteten Widerstand unter eine Eisatzquellenspannung geregelt ist, wird der eingeschaltete Widerstand aber nicht kurzgeschlossen, wodurch der Wirkungsgrad der Nutzbremsung verbessert wird, Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer Nutzbrems-Regeleinrichtung mit einem Zerhacker und einem Widerstand in Reihe zum Gleichstrommotor,

ίο Fig.3 ein Schaltbild einer Schaltung zum Erzeugen eines Signals, um den in F i g. 1 dargestellten Widerstand kurzzuschließen,

F i g. 2 und 4 Betriebskennlinien für die Spannungsänderung, die jeweils die Strom-Führungswerte und die Beziehung zwischen der Motorspannung und der Drehzahl darstellen,

Fig.5 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 6 Betriebskennlinien ähnlich zur F i g. 2 und Fig.7 bis 9 Schaltbilder eines zweiten bis vierten Ausführungsbeispieles der Erfindung.

Ein Beispiel einer Schaltung zum rsutzbremsen mit einem Zerhacker über einen Widerstand, der in Reihe mit einem Reihenschlußmotor zum Antrieb eines elektrischen Fahrzeugs eingeschaltet ist, um dieser zu steuern, ist in der F i g. 1 dargestellt In dieser Figur sind zu sehen eine Filterspule Lpsowie ein Filterkondensator Ozum Glätten eines Fahrstromes, eine Glättungsspule oder -drossel MSL zum Verringern der Oberwellen im iü Motorstrom Im, eine Feldwicklung Fdes Gleichstrommotors mit dem Anker M, ein Widerstand R in Reihe zum Gleichstrommotor, ein Schalter oder Schütz K zum Kurzschließen des Widerstandes R. ein Zerhacker CH parallel zur Reihenschaltung aus der Gleichstrommotor-Schaltung und dem Widerstand R und eine Diode Ds. die den Kurzschluß dei Stromquelle verhindert, wenn der Zerhacker eingeschaltet ist, und die den Motorstrom Im zur Stromquelle zurückführt, wenn der Zerhacker ausgeschaltet ist Alle diese Bauteile bilden eine Hauptschaltung eines herkömmlichen Nutzbrems-Reglers mit einem Zerhacker.

In dieser Hauptschaltung ist ein Ende der Parallelschaltung aus der Motorschaltung und dem Widerstand R sowie dem Zerhacker CH mit der Anode der Diode Ds verbunden, während das andere Ende i.n Erde angeschlossen ist Die Kathode der Diode Ds iit mit einem Ende der Filterspule Lf und demjenigen des Filterkondensators Cf verbunden. Das andere Ende der Filterspule Lf ist an eine Stromversorgungsleitung H über einen Scherenstromabnehmer P angeschlossen. Das andere Ende des Filterkondensators Cfist mit Erde verbunden.

CTm ist ein Stromwandler für den Motorstrom Im, der eine Spannung V/m proportional zum Motorstrom Im bildet. Die Motor-EMK ist mii Em bezeichnet Die Spannung Vm ist die Motorspannung Em minus d?m Spannungsabfall am Widerstand R ( = Em—>mR)- Das Ausgangssignal des Fühlers PTm ist proportional zur Spannung V/^undistmit V'm bezeichnet. Die Spannung am FilterkondensatT Cf ist mit VcVangegeben. Für die Spannung Vcf ist ein Fühler PTs vorgesehen, dessen Ausgangssignal eine Spannung Vcf proportional zu einer Ersatzquellenspannung VcZ(I -fmn.)bildet, wobei das kleinste Tastverhältnis des Zerhackers abhängig b5 von der Erfassung der Spannung proportional zur Filterkondensatorspa mung Vcf berücksichtigt wird. Weiterhin ist ein automatischer Spannungsregler A VR vorgesehen. Wenn die Differenz zwischen der Aus-