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Vereinigte Kurzschluß- und Nutzhremsschaltung für Gleichstromreihenschlußmotoren
Die Erfindung betrifft eine vorzugsweisse für Fahrzeuge geeignete vereinigte Kurzschluß-
und Nutzbremsschaltung für Gleich, stromreihenschlußmotoren, bei der ein Schaltschütz
selbsttätig den Übergang von der Kurzschlußbremsung zur Nutzbremsung bewirkt, wenn
im Kurzschlußbremskreis eine ausre'i; chende Spannung herrscht. Das Neue und Erfinderische
besteht darin, daß eine fremderregte Hilfsmaschine verwendet wird, die während der
ganzen Bremsperiode ankerseitig mit den Motorfelderm und während der Kurzschlußbremsung
auch mit den Motorankern in Reihe liegt, wobei das Schaltschütz die Umschaltung
von der Kurzschluß- auf die Nutzbremsung in solcher Weise bewirkt, daß der im Kurzschlußbremskreis
liegende Stabilisierungswiderstand parallel zur Reihenschaltung von Hilfserregermaschine
und Motorfeldern gelegt wird, und daß nach darauffolgender Anlegung der Motoren
an das Netz der Kurzschlußbremswiderstand abgeschaltet und die Änderung des Nutzbrems
momentes durch; Erregungsänderung der Hilfser regermas,chine über Korntakte auf
der Bremsbelagseite der Schaltwalze vorgenommen wird. Der Erregergenerator liegt
'm Reihe mit den Feldwicklungen der Fahrmotoren, während der Stahilisierungswiderstamd
parallel hierzu geschaltet ist. Letzterer beeinflußt selbsttätig die Fremderregung
in Abhängigkeit vom Nutzstrom, so daß z. B. bei sinkendem Nutzstrom infolge des
;am Widerstand ,auftretenden Spannungs,abfalls die Erregung verstärkt wird. Zweckmäßig
ist es, den Erregergenerator mit einer Gegenverbundwicklung zu versehen, die unter
dem mittelbaren oder unmittelbaren Einfluß des Nutzstroms steht. Dadurch wird verhindert,
daß ein zu rasches Einschalten in die Bremsstellungen sich in nachteiliger Weise
auswirken kann. Beim übergehen von der Kurzsschluß- ,auf die Nutzbrernsschaltung
wird die erstere aufgelöst, wenn die bremsenden Motoren durch das Rückgewinlnungsschützans
Netz gelegt werden. Die Auflösung der Kurzschlußbremsschaltung kann durch das Rückgewinn#u;n.gsschütz
vorgenommen oder veranlaßt werden, wobei es vorteilhaft ist, die Schaltungen kurze
Zeit lang gleichzeitig bestehen zu lassen, um ein Unterbrechen der Bremsung zu verhüten.
Inn ,gleicher Weise erfolgt der übergang von der Nutzbremsung auf die Kurzschlußbremsschaltsung,
indem der Kurzschlußbremskreis ;kurz vor dem Abtrennen des Netzes von den Motoren
wieder geschlossen wird. Als besonders zweckmäßig erweist
sich
eine Schaltung, bei der die Motoranker hlntereinanderliegend vor idie in Reihe geschalteten
Feldwicklungen geschaltet r"ind, weil sich hierbei pnter Vermeidung umständlicher
Schaltmittel sowohl eine Reihenparallelschaltung der Motoren pls auch ein leichter
Übergang von der einen Bremsschaltung zur anderen herbeiführen läßt.
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Es sind Schaltungen für Nutzbremsungen mit Gleichstromreihenschlußmotoren
bekanntgeworden, bei denen die Motoren über stufenweise kurzschließbare Widerstände
@n Kurzschlußbremsschaltung mittels einer Schaltvorrichtung dann .ans Netz angeschlossen
werden, wenn die Bremsspannung bei ihrem Anwachsen über die Netzspannung steigt.
Bei dieser Anordnung erfolgt Lias Nutzbremsen mittels Selbsterregung der Motoren,
wodurch der Stromrückgewinnungsbereich verhältnismäßig begrenzt bleibt. Man ist
deshalb auch schon zu einer verbesserten Nutzbremsung übergegangen, nämlich einer
solchen mit Fremderregung der Motorfelder ,aus einer fremden Stromquelle. Ab er
auchhei dieserForm der Nutzbremsung bleibt trotz der Erweiterung des Stromrückgewinnungsbereiches
ein beträchtlicher Fahrgesdhwindigkeitsbereich:unr genutzt. Aus diesem Grude muß
auch hier die Kurzschlußbremsung zur endgültigen Stillsetzung des Fahrzeugs Anwendung
finden. Die Nutzbremsstellungen sind dabei auf die Serienfahrtstellungen gelegt
und die Kurzschlußbrernsstellungen gesondert hinter der Null;-stellung ,angeordnet.
Daraus ergibt sich der Nachteil, daß der Übergang von Nutzbremse in Kurzschlußb.remse
nur reit Leistungsunterbrechung möglich ist, und daß ferner bei etwaigem Fehlen
der Netzspannung beim Schalten ,auf Nutzbremse das Fahrzeug urgebremst bleibt. In
der anderen Schaltrichtung kann jedoch ein derartiger Übergang nicht vorgenommen
werden. Als weiterer Nachteil der bekannten Einrichtung ist anzuführen, daß dieselbe
auch keine der Nutzbremse vorausgehende Kurzschlußbrems.e enthält. Bei Aus: fall
der Netzspannung besteht deshalb die Gefahr, daß eine Bremswirkung überhaupt nicht
eintritt.
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Der letztgenannte Nachteil trifft auch für eine bekannte Schaltung
zu, bei welcher eine Fremderregung während der Nutzbremsung in der Weise vorgenommen
wird, daß eine Erregermaschine in Reihe mit den Feldern und Ankern der Triebmotoren
Verwendung findet und parallel zu den Feldern und dem Anker der Erregermaschine
ein Stabilisierungswiderstand liegt. Die Bremswirkung läßt sich durch Einstellung
der Erregung der Erregermaschine innerhalb bestimmter Grenzen Beinregeln. Gegenüber
dieser Einrichtung unterscheidet sich die Schaltung nach der Erfindung dadurch,
daß sie eine Vereinigung der bekannten Nutzbremsschaltung mit der Kurzschlußbremsung
als Vorstufe für erstere darstellt. Die Betriebssicherheit wird dadurch im Bahnbetrieb
erheblich erhöht, daß auch bei Ausbleiben der Netzspannung auf jeden Fall eine Bremswirkung
eintritt.
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In der Zeichnung ist ein Schaltungsbeispiel dargestellt. Die Abb.
i zeigt den Fahrschalter mit den abgewickelten Schaltorganen, die Abb. 2 bis 5 stellen
einzelne aus der Abb. i abgewickelte Schaltlagen dar und die Abb. 6 eine Schaltung,
bei der die Motoren in getrennten Bremskreisen liegen.
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Die in der Abb. i mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Klemmen
und Schaltpunkte sind .als miteinander verbunden zu betrachten. Es bedeuten: t die
Fahrleitung, io die Hauptwalze ,tnit den Fahr- bzw. Bremsstellungen i bis 9, 11
die Richtungswalze mit den Stellungen V=Vorwärts-und R=Rückwärtsfahrt, 1 i die Richtungswalze,
12 den Fahrbremswender mit den Stellungen F = Fahren und Br=Bremsen, 2q. Kontakte
eines nicht mit abgebildeten polarisierten Relais für die Nutzbremsung, 25 ein Schaltschütz,
26, 28, 29 einen Motorgenerator für die Fremderregung der Motoren,al-Jzl und a2-It.
die Motoranker, ei f1 -und e.-J, die entsprechenden Feldwicklungen, r1 bis pg den
Anlaß- und Bremswiderstand und r den Stabilisierungswiderstand.
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Wenn die Vorwärtsschaltung hergestellt werden soll, muß die Richtungswalze
i i in die Stellung V und der Fahrbremswender in die Stellung F gebracht werden.
Inder Schaltstellung Fahren der Hauptwalze i o ist dann folgender Stromkreis ,geschlossen:
Von der Fahrleitung t über die Kontakte t und 1l des Fahrbremswenders
12, die Kontakte 11 und r1 der Hauptwalze i o, den Ardaßwiderstand r1 bis r9, Kontakte
r9 und a1 der Hauptwalze 10, den Anker @al-Jzl, Kontakte h,1 -und a2 der Hauptwalze
io, den Anker @c2-Ja2, Kontakte h2 und e22 des Fahrbremswend@rs 12, Kontakte e22
und e2 der Richtungswalze i i, die Feldwicklung e.-f2, Kontakte f 2 und /22
der Richtungswalze 1 i, die Kotakte f22-ell der Hauptwalze i o, die Kontakte e,1-e,
der Richtungswalze i i, Feldwicklung el-fl, Kontakte f1 bis f" der Richtungswalze
ii und die Kontakte f11 -und g des Fahrbremswenders 12 zur Erde. Diese Schaltlage,
bei der die beiden Fahrmotoren in Reihe geschaltet sind, ist in der Abb. 2 der Zeichnung
dargestellt, wobei die einzelnen Schaltpunkte, soweit es für das Verfolgen des Stromkreises
notwendig ist, mit den entsprechenden Bezugszeichen der Abb. i versehen sind. Beim
Weiterdrehen der Hauptwalze io bis in die Schaltstellung 5
werden
die Widerstandsstufen ,r, bis r9 in der aus der Abb. i ersichtlichen Weise kurzgeschlossen.
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Beim Übergang von der Schaltstellung 5 zur Stellung 6 erfolgt :das
Umschalten der Motoren von der Reihen- in die P,aralleIschaltung. Es ist aus der
Abb. i ohne weiteres zu erkennen, daß hierbei die Kontakte lt, und a2 sowie e, und
f2; getrennt und die Kontakte 13 und 14 sowie @al iund a2 iund ferner /,l -und f22
miteinander verbunden werden. Die Anzapfung r6 des Anla.ßwiderstandes steht über
den gleichbezeichneten Kontakt mit dem Stufenbelag der Hauptwalze io in Verbindung,
so daß nur die Widerstandsstufen r'6 bis r. in den geschlossenen Stromkreis eingeschaltet
sind. Die nunmehrige Schaltlage, die ;aus der Abb. i leicht entwickelt werden kann,
ist in der Abb. 3 dargestellt. Durch das öffnen und Schließen der vorstehend aufgeführten
Kontakte .sind die Motoren parallel geschaltet. Wird die Hauptwalze weiterbewegt,
so werden die eingeschalteten Widerstände rs bis r9 nacheinander kurzgeschlossen
und damit die Motoren bis auf ihre volle Geschwindigkeit angelassen.
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Wird die Hauptwalze i o in die Nullstellung und darüber hinaus in
die Bremsstellungen bewegt, so wird der Fahrbremswender 12 in die Stellung Br gebracht.
In der Schaltstellung i, Bremsen, der Hauptwalze io ist dann der Kurzschlußbremskres
über folgende Kontakte geschlossen: Von der Erdeg über den Stabilisierungswiderstand
r, die Kontakte r und lag des Fahrbremswenders, den Anker h2-a2, Kontakte
a2 und lt, der Hauptwalze io, den Anker Ial-@al, Kontakte .a,_ und r9 der Hauptwalze
i o, die Widerstandsstufen r3 bis r1, Kontakter, und t, der Hauptwalze io, Kontakte
t, und t. des kiahrbremswenders 12, Ruhekontakte t2 und e22 des Schützes 25, Kontakte
e22 und e2 der Richtungswalze i i, die Feldwicklung e--12, Kontakte f 2 und
f2., der Richtungswalze i i, Kontakte /12 und e1, der Hauptwalze, Kontakte
e" -und e, der Richtungswalze i i, die Feldwicklung el-f" Koüt.akte f IL
und f" der Richtungswalze i i, Kontakte f l, und f 111 der Hauptwalze i o,
den Anker 28 des Erregergenerators und dessen Verbundwicklung 29 wieder zur 'Erde.
Die geschlossene Kurzschlußbremsschaltiung ist in der Abb. q. dargestellt. Der Erregergenerator
ist so bemessen, daß er den K'urzschlußbremsstrom führen kann. Seine Gegenverbundwicklung
29 kann auch in der Verbindung zwischen Erde g -und Stabilisierungswiderstand r
liegen, wodurch ihre Wirksamkeit beim zu raschen Schalten der Bremsstufen erhöht
wird.
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In der ersten Bremsstellung werden noch folgende Verbindungen geschlossen:
Von der Fahrleitung 1 über die Kontakte 16 und 15 der Hauptwalze i o, den
Vorschaltwiderstand 2; und den Motor 26 zur Erdei und ferner von der Fahrleitung
t über die Kontakte 23 und 22 der Hauptwalze i o bis zu dem einen Pol der Kontakte
2.4. Das Feld des Erregergenerators 28, 29 liegt über den Regehwi.derstand 17 bis
21 und den Kontakt 16 ebenfalls an der Fahrleitung. Der Motorgenerator 26, 28, 29
wird daher in Tätigkeit gesetzt, wodurch die Fremderregung der Motorfelder e,-J:,
und e2-12 einsetzt. Übersteigt die infolgedessen anwachsende Spannung der Fahrmotoren
die Netzspannung, so spricht das nicht mit dargestellte polarisierte Relais an und
bewirkt das Schließen der Kontakte 2q.. Diese legen die Spule des Schützes 25 .an
Spannung, so daß letzteres anzieht. Hierbei wird der Kontakt e22 von dem Kontakt
1, getrennt und mit dem Kontakt .1a2 verbunden; ferner werden die Kontakte t und
a1 überbrückt. Die hierdurch hergestellte Nutzbremsschaltung ist in der Abb. 5 dargestellt.
Der Nutzbremsstrom fließt von .der Erde durch den Stabilisierungsividerstan.dr und
die Anker der Fahrmotoren zum Netz, während der Erregerstrom, von der Erde durch
den Stabilisierungsividerstand, die Feldwicklungen und den Anker des Erregergenerators
wieder zur Erde fließt. In dem Erregerkreis liegen also mit den Feldern der Erregergenerator
und der Stabilisierungswiderstand in Reihe. Die Spannuhg der letzteren ,ändert sich
mit dem Nutzstrom und beeinflußt .so die Eiregung der Felder in dem Sinne, daß ein
möglichst stabiler Betrieb erreicht wird. Bei beiden Bremsschaltungen nach den Abb.
¢ und 5 fließt der Strom durch die Anker in der entgegengesetzten Richtung wie beim
Fahrbetrieb, während die Stromrichtung in den Feldwicklungen beibehalten wird. Durch
Weiterschalten der Hauptwalze in die Bremsstellungen 2 bis 5 wird der Bremswiderstand
während der Kurzschlußbremsung stufenweise kurzgeschlossen. Auch der Regelwiderstand
17 bis 21 irn Nebens@chlußfeldkreis der Erregermaschine wird allmählich kurzgeschlossen,
so daß der Bereich der Nutzbr emsung vergrößert wird. In derjenigen Bremsstellung,
in der die Nutzbremsung erfahrungsgemäß aufhört, kann wieder zwangsweise zur Kurzschlußbremsiung
übergegangen werden. Dies kann dadurch geschehen, d@aß der Erregerkreis des Rückgewinnungsschützes
25 unterbrochen und damit die Schaltung nach Ahb. q. hergestellt wird. Wie die Abb.
i erkennen läßt, sind die den Kontakten 22 -und 23 der Hauptwalze i o zugeordneten,
ixn Erregerkreis des Schützes 25 liegenden Stromschlußstücke nur bis zu der Bremsstellung
5 durchgeführt. Von dieser Stellung an setzt demnach wieder die reine Kurzschl-ißbrems,ung
en.
Die Abb. 6 veranschaulicht den Erfindungsgegenstand in der Anwendung
auf eine Bremsschaltung, bei der jeder Motor in einem in sich geschlossenen Kurzschlußbrernskreis
liegt, wenn der andere Motor unwirksam werden sollte. Der Bremswiderstand ist in
zwei Hälften zerlegt, jede der Hälften ist einem der Fahrmotoren zugeordnet. Jedem
Bremskreis ist ein selbständiger Stabilisierungswiderstand r bzw. r' und
ein eigener Erregergenerator 28 bzw. 28' zugeteilt. Bei der Kurzschlußbremsung sind
die Kontakte 2 geschlossen und die Kontakte x geöffnet, bei der Nutzbremsung dagegen
sind die Kontakte x überbrückt und die Kontakte z offen. Die Kontakte können als
Ruhe- und Arbeits.-konta.kte von einem Schütz bedient werden, wie dies bereits an
Hand der Abb. t erläutert wurde.