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DE625672C - Regenerative braking circuit for alternating current collector machines - Google Patents

Regenerative braking circuit for alternating current collector machines

Info

Publication number
DE625672C
DE625672C DES106599D DES0106599D DE625672C DE 625672 C DE625672 C DE 625672C DE S106599 D DES106599 D DE S106599D DE S0106599 D DES0106599 D DE S0106599D DE 625672 C DE625672 C DE 625672C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
excitation
regenerative braking
armature
resistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DES106599D
Other languages
German (de)
Inventor
Dr-Ing Lothar Mirow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Schuckertwerke AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schuckertwerke AG, Siemens Corp filed Critical Siemens Schuckertwerke AG
Priority to DES106599D priority Critical patent/DE625672C/en
Application granted granted Critical
Publication of DE625672C publication Critical patent/DE625672C/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by AC motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBENAM 14. FEBRUAR 1936ISSUED FEBRUARY 14, 1936

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 d 2 GRUPPECLASS 21 d 2 GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. Oktober 1932 abPatented in the German Empire on October 12, 1932

Zur Nutzbremsung von Einphasenwechselstromkollektormotoren ist eine Schaltung bekannt, bei der der Erregerkreis zum Ankerkreis parallel geschaltet ist, wobei durch einen in den Erregerkreis eingeschalteten Kondensator die erforderliche Phasenlage erreicht ist. Hierbei kann die Erregerwicklung selbst parallel zu einem in den Erregerkreis eingeschalteten Spartransformator geschaltet sein, an dessen Anzapfungen eine Regelung der Erregerspannung möglich ist. Bei einer derartigen Schaltung tritt jedoch der Nachteil ein, daß am Anfang des Bremsbereiches der Strom der Spannung gegenüber stark nacheilt, mit steigender Drehzahl allmählich in Gegenphase zur Netzspannung kommt und bei weiterer Drehzahlsteigerung gegenüber der Spannung immer mehr voreilt.A circuit is known for regenerative braking of single-phase AC collector motors, in which the excitation circuit is connected in parallel to the armature circuit, with one being switched into the excitation circuit Capacitor has reached the required phase position. Here the excitation winding even connected in parallel to an autotransformer connected to the excitation circuit at whose taps it is possible to regulate the excitation voltage. At a However, such a circuit has the disadvantage that the beginning of the braking range Current lags strongly compared to voltage, gradually increasing in speed with increasing speed Antiphase to the mains voltage comes and with a further increase in speed compared to the Tension always leads.

Nach der Erfindung kann der Leistungsfaktor in dem ganzen, praktisch für eine Nutzbremsung in Frage kommenden Drehzahlbereich bei Wechselstromkollektormaschinen mit Parallelschaltung von Anker- und Erregerkreis dadurch sehr günstig gehalten werden, daß Anker- und Erregerkreis über einen Hilfstransformator miteinander gekoppelt sindi zu dessen im Erregerkreis liegender Wicklung ein Widerstand parallel -geschaltet ist. Mit besonderem Vorteil kann die Erregerwicklung über einen Widerstand an einen besonderen Spartransformator angeschlossen werden, der über den Hilfstransformator und einen Kondensator an Spannung gelegt ist. Auf diese Weise können die Verluste im Erregerkreis erheblich geringer gehalten werden, so daß auch unter Berücksichtigung der Kosten der zusätzlichen Teile in den meisten Fällen eine wesentliche Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, die ja gerade bei einer Stromrückgewinnungsschaltung von besonderer Bedeutung ist, erreicht werden kann. Außerdem können vorteilhaft in den Ankerkreis oder auch in dem Kreis des Spartransformators Beruhigungswiderstände eingeschaltet werden.· Derartige Widerstände setzen die Gefahr einer Selbsterregung wesentlich herab und bewirken, daß bei Frequenzschwankungen die Arbeitscharakteristik nur in sehr geringem Maße verändert wird. Auf diese Weise wird die Abhängigkeit des Bremsmoments von äußeren Einflüssen ganz erheblich herabgesetzt und dadurch die betriebstechnische Eignung der Nutzbremsung erheblich verbessert. According to the invention, the power factor on the whole, practically for a Regenerative braking possible speed range in AC collector machines with parallel connection of armature and excitation circuit are kept very favorable that armature and excitation circuit via an auxiliary transformer are coupled to one another in the excitation circuit Winding a resistor is connected in parallel. The excitation winding can be of particular advantage connected via a resistor to a special autotransformer, which is connected via the auxiliary transformer and a capacitor is connected to voltage. In this way, the losses in the excitation circuit can be kept considerably lower, so that also taking into account the costs the additional parts in most cases a significant improvement in economic efficiency, which is of particular importance in a power recovery circuit is can be achieved. It can also be advantageous in the armature circuit or calming resistors can also be switched on in the circuit of the autotransformer. Such resistances significantly reduce the risk of self-excitation and have the effect that with frequency fluctuations the working characteristic is only very slight Dimensions is changed. In this way, the dependence of the braking torque on external influences is considerably reduced and thereby the operational suitability of regenerative braking significantly improves.

Ein Ausführungsbeispiel der Schaltung nach der Erfindung ist in der Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. Mit 1 ist der Haupttransformator bezeichnet, an dessen Anzapfungen 2 der Anschluß des Ankers 3 entlang geschaltet werden kann. Für die Erregung ist ein Spar-An embodiment of the circuit according to the invention is shown in FIG. 1 of the drawing shown. The main transformer is denoted by 1, at whose taps 2 the connection of the armature 3 can be switched along. For the excitement is a savings

*) Von dem Patentsitcher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patentsitcher has given as the inventor:

Dr.-Ing. Lothar Mirow in Berlin-Siemensstadt.Dr.-Ing. Lothar Mirow in Berlin-Siemensstadt.

transformator 4 vorgesehen, der in Reihe mit einem Kondensator 5 liegt- und gleichfalls an die Anzapfungen 2 angeschlossen werden kann. An eine Anzapfung 6 des Spartransformators4 ist die Erregerwicklung 7 angeschlossen. Der Ankerkreis und der Erregerkreis sind hierbei über einen Transformator 8 miteinander gekoppelt, wobei zu der im Erregerkreis liegenden Wicklung9 dieses Transformators noch ein Widerstand 10 parallel geschaltet ist. Mit Vorteil kann außerdem in den Ankerkreis noch ein Widerstand 11, in den Kreis des Spartransformators ein Widerstand 12 und in den Kreis der Erregerwicklung 7 ein Widerstand 13 eingeschaltet werden. Für einen Vergleich der Wirkung der durch die Erfindung erreichten Verbesserung werden drei Schaltungen angenommen:transformer 4 is provided, which is in series with a capacitor 5 and also on the taps 2 can be connected. To a tap 6 of the autotransformer 4 the excitation winding 7 is connected. The armature circuit and the excitation circuit are coupled to one another via a transformer 8, with one in the excitation circuit lying winding9 of this transformer still has a resistor 10 in parallel is switched. A resistor 11, in the circuit of the autotransformer a resistor 12 and in the circuit of the excitation winding 7 a resistor 13 can be switched on. For a comparison of the effect of the The improvement achieved by the invention is assumed to be three circuits:

Schaltung I entspricht im wesentlichen der Schaltung nach Fig. 1, jedoch sind der Transformator 8 und der Widerstand 10 fortgelassen. Schaltung II entspricht Fig. 1 unter Weglassung des Widerstandes 10. Circuit I corresponds essentially to the circuit of FIG. 1, but the transformer 8 and the resistor 10 omitted. Circuit II corresponds to FIG. 1 with the omission of the resistor 10.

Schaltung III ist die Schaltung nach der Erfindung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.Circuit III is the circuit according to the invention as shown in FIG.

Die Verbesserung kann an Hand der in den Fig. 2 bis 5 gegebenen Diagrammen verfolgt werden.The improvement can be followed on the basis of the diagrams given in FIGS. 2 to 5 will.

Das Diagramm nach Fig. 2 entspricht der Schaltung I, bei der demnach der Anker 3 und ,die Erregerwicklung 7 und der Spartransformator 4 unmittelbar an das Ende des Transformators 1 angeschlossen sind. Die Netzspannung U ist hierbei durch einen in die Abszissenachse gelegten Vektor U dargestellt, demgegenüber der Vektor des Hauptfeldes Φ um den kleinen Winkel α voreilt. Der Stromvektor / eilt der Spannung um den Winkel ψ nach. In der Zeichnung ist dieser Vektor für die Drehzahl η = ο eingezeichnet. Die Größe der Winkel· ψ und α ist durch die GleichungenThe diagram according to FIG. 2 corresponds to the circuit I in which the armature 3 and 3, the excitation winding 7 and the autotransformer 4 are connected directly to the end of the transformer 1. The mains voltage U is represented here by a vector U placed in the abscissa axis, in contrast to which the vector of the main field Φ leads by the small angle α . The current vector / lags the voltage by the angle ψ. This vector for the speed η = ο is shown in the drawing. The size of the angles · ψ and α is given by the equations

ω L - ω L

ω La ω Cω L a ω C

tg ψ = und tg a ■= tg ψ = and tg a ■ =

bestimmt, wobei La und va die Widerstandsgrößen des Ankerkreises und L und ν die zusammengefaßten Größen des Erregerkreises sind. Die Endpunkte der Vektoren/ für verschiedene Drehzahlen liegen auf einer Geraden G1 die gegenüber dem Vektor 7(= 0) gleichfalls den Winkel <x einschließt. Diese Gerade stellt somit den geometrischen Ort der Werte des zurückgelieferten Stromes dar.where L a and v a are the resistance values of the armature circuit and L and ν are the combined values of the excitation circuit. The end points of the vectors / for different speeds lie on a straight line G 1 which, compared to the vector 7 (= 0 ), also includes the angle <x. This straight line thus represents the geometric location of the values of the returned current.

Der Winkel α hat praktisch die Größenordnung von etwa 50. Die Gleichung für tg α zeigt, daß α sehr stark von. der Frequenz abhängig ist. Es treten mithin bei Frequenzschwankungen, also Änderungen des Winkels α, starke Stöße in Strom und Bremsmoment auf. Im Netz der Deutschen Reichsbahn z. B. schwankt die Periodenzahl kurzzeitig um S °/o nach oben und 10% nacn unten. Diese hier zugrunde gelegte Schaltung hat reinen Nebenschlußcharakter.The angle α is practically of the order of magnitude of approximately 50 . The equation for tg α shows that α is very strong from. depends on the frequency. With frequency fluctuations, i.e. changes in the angle α, strong surges in the current and braking torque occur. In the network of the Deutsche Reichsbahn z. B. momentarily fluctuates the period number to S ° / o upward and 10% NaCN below. The circuit on which this is based is purely bypassed.

Die Schaltung II, die sich der vorerwähnten gegenüber durch die Einfügung des Transformators 8 unterscheidet, ergibt eine Verkettung des Anker- und Erregerkreises, die im Unterschied zur oben angegebenen Neben-Schlußcharakteristik eine Verbundcharakteristik ergibt. Dieser Schaltung entspricht das Diagramm nach 'Fig. 3. Hierin ist der geometrische Ort der Werte des zurückgegebenen Stromes ein Kreis, und zwar für <x = o° entsprechend Kreis 1, für einen positiven Wert des Winkels α entsprechend Kreis 2 und für negativen Winkel entsprechend Kreis 3. Hierbei ist der Strom, bezogen auf unendliche Drehzahl, /(!i==oc) umgekehrt proportional der Periodenzahl. Es zeigt sich also, daß hierbei bei Frequenzschwankungen Stromstöße auftreten, die bereits erheblich geringer sind als bei der zuvor angenommenen Schaltung.The circuit II, which differs from the above-mentioned one by the insertion of the transformer 8, results in a concatenation of the armature and excitation circuit which, in contrast to the above-mentioned secondary-circuit characteristic, results in a composite characteristic. This circuit corresponds to the diagram of 'Fig. 3. Here the geometric location of the values of the returned current is a circle, namely for <x = o ° according to circle 1, for a positive value of the angle α according to circle 2 and for negative angles according to circle 3. Here the current is related to infinite speed, / ( ! i = = oc) inversely proportional to the number of periods. It can therefore be seen that in the event of frequency fluctuations, current surges occur which are already considerably lower than in the previously assumed circuit.

Bei der Schaltung III, das ist nach Fig. 1, bei der also im Unterschied zur vorhergehenden· Schaltung noch nach dem Vorschlage der Erfindung der Widerstand 10' eingeschaltet ist, erhält man für den geometrischen Ort der go Werte des zurückgegebenen Stromes ebenfalls Kreise, wie dies aus dem Diagramm Fig. 4 zu ersehen ist. Der Kreis für « = o° geht wieder durch den Nullpunkt (Lage 1), für positive Winkel α hat der Kreis die Lage 2 und für negative Winkel α die Lage 3.In circuit III, that is according to FIG. 1, in which, in contrast to the previous circuit, the resistor 10 'is still switched on according to the proposal of the invention, circles are also obtained for the geometric location of the values of the returned current, such as this can be seen from the diagram in FIG. The circle for = o ° goes through the zero point again (position 1), for positive angles α the circle has position 2 and for negative angles α it is position 3.

Der Strom /pt = 00) ist praktisch von der Periodenzahl vollkommen unabhängig. Demnach treten, wie sich aus Fig. 4 herleiten läßt, bei Frequenzschwankungen auch nur geringe Schwankungen in Strom und Bremsmoment auf, auf jeden Fall in einem wesentlich geringeren Maße als bei den beiden vorhergehenden Schaltungen.The current / pt = 00) is practically of the Number of periods completely independent. Accordingly, as can be derived from FIG. 4 allows only slight fluctuations in current and braking torque with frequency fluctuations on, in any case to a much lesser extent than the previous two Circuits.

Fig. 5 zeigt die Bremsmomentcharakteristik für die drei Schaltungen bei den Netzspannungen U1 und U2. FIG. 5 shows the braking torque characteristics for the three circuits at line voltages U 1 and U 2 .

Die Geraden 1 und 2 gelten für die Schaltung zu Diagramm 2, die Kurven 3 und 4 gelten für die Schaltung zu Diagramm 3, die no Kurven S und 6 gelten für die Schaltung zu Diagramm 4. Es wird also bei Schaltung III der steile Bremsmomentanstieg vermieden, andererseits aber noch ein solcher Anstieg beibehalten, daß ein stabiler Bremsbetrieb gewährleistet bleibt.The straight lines 1 and 2 apply to the circuit to diagram 2, the curves 3 and 4 apply to the circuit to diagram 3, the no curves S and 6 apply to the circuit to Diagram 4. In circuit III, the steep increase in braking torque is avoided, on the other hand, however, still maintain such an increase that a stable braking operation remains guaranteed.

Es zeigt sich mithin, daß- durch die neue Schaltung ganz erhebliche Vorteile erreicht werden, indem über den ganzen Bremsbereich ein sehr günstiger Leistungsfaktor erreicht werden kann, wobei außerdem auch eine sehr günstige Bremsmomentcharakteristik gegebenIt is therefore evident that the new circuit achieves very considerable advantages by achieving a very favorable power factor over the entire braking range can be, and also given a very favorable braking torque characteristic

ist und auch die Empfindlichkeit in bezug auf Frequenzschwankungen auf einen sehr geringen Wert herabgesetzt ist.and also the sensitivity with respect to frequency fluctuations to a very low level Value is reduced.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: i. Nutzbremsschaltung für Wechselstromkollektormaschinen, bei der Ankerund Erregerkreis einander parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß Ankerkreis und Erregerkreis über einen Hilfstransformator miteinander gekoppelt sind, zu dessen im Erregerkreis liegender Wicklung ein Widerstand parallel geschaltet ist.i. Regenerative braking circuit for AC collector machines, in which the armature and excitation circuit are connected in parallel, characterized in that Armature circuit and excitation circuit are coupled to one another via an auxiliary transformer, to which one lying in the excitation circuit Winding a resistor is connected in parallel. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung über einen Widerstand an einen besonderen Spartransformator angeschlossen ist, der über den Hilfstransformator und einen Kondensator an Spannung gelegt ist.2. Circuit according to claim 1, characterized in that the excitation winding is connected via a resistor to a special autotransformer, which is connected to the auxiliary transformer and a capacitor is connected to voltage. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ankerkreis oder auch in den Kreis des Spartransformators Beruhigungswiderstände eingeschaltet sind.3. A circuit according to claim 1 or 2, characterized in that in the armature circuit or calming resistors are switched into the circuit of the autotransformer. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
DES106599D 1932-10-12 1932-10-12 Regenerative braking circuit for alternating current collector machines Expired DE625672C (en)

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DE (1) DE625672C (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1161989B (en) * 1958-10-20 1964-01-30 Maria Mitsch Geb Wallner Braking circuit for single-phase AC commutator motors

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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