ARRANGEMENT FOR EVALUATING THE BRAKING FORCES OF COMMUTATOR TRACTION MOTORS

Abstract: 1. An arrangement for determining the sum of electrical braking forces for a plurality of commutator traction motors (1-4) in an electrically driven vehicle, wherein the braking force is formed by the multiplication of two measured values, the first of which is a sum of the armature currents, and the second of which is a magnitude related to the excitation current, characterised in that the magnitude related to the excitation current is modified such that it corresponds to the actual course of the magnetic motor flux (vphi) during braking, in that each one of several function generators (16, 17, 18) is selectively connected by means of switches (19, 20, 21), where each function generator is respectively adapted to one of a plurality of types of driving vehicle.

Description: Anordnung zur Ermittlung der Triebkräfte einer Kommu tatorma s chine Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Ermittlung der Triebkräfte einer Rommutatormaschine, insbesondere zur Ermittlung der Summe der elektrischen Bremskräfte mehrerer Fahrmotoren eines elektrischen Triebfahrzeuges, der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art. Es ist bekannt, die elektrischen Bremskräfte von Lokomotiven mit Kommutatormaschinen durch Hebungen der Bremswiderstands-Leistungen der Fahrantriebe und der Geschwindigkeiten der Lokomotive nach der Beziehung EMI1.1 zu ermitteln. Darin bedeuten: F die Bremskraft, UA die Ankerspannung, JA den Ankerstrom ünd ¯ die Geschwindigkeit. Diese Methode wird mit zum Teil mehreren Wattmetern im allgemeinen bei Neueinstellungen und Untersuchungen der elektrischen Bremsen benutzt. Nachteilig ist dabei der grosse personelle und messtechnische Aufwand, da alle Antriebe gleichzeitig in einem Bremsvorgang gemessen werden müssen. Ausserdem sind vor den Messbremsungen noch etwa zehn Vorbremsungen erforderlich, um einen eventuellen Bürstenkippeffekt (nach Fahrtrichtungswechsel vorübergehend durch Verlagerung der Bürstenauflage aus der neutralen Zone auftretende Bremskraftvergrösserung) abzubauen. Die Tatsache, dass die Bremskraftwerte erst nachträglich rechnerisch ermittelt werden müssen und dann die Kurve nur punktuell entsteht, ist besonders störend für den Arbeitsablauf. Um diesen Aufwand zu verringern und den Verlauf der ganzen Bremskraftkurve kontinuierlich und sofort während des Bremsvorganges zu erhalten, hat man die Bremskraft auch über die Produktbildung von gemessenen Anker- und Erregerstromwerten ermittelt. In der Zeitschrift "Elektrische Bahnen, Heft 6, 1966, Seite 149 bis 151 ist eine solche Messeinrichtung beschrieben, bei welcher in einem Hallwandler die Ankerstromwerte addiert und die Summe mit dem Erregerstromwert multipliziert wird. Die Hallspannung wird als Ergebnis für eine der Bremskraft verhältnisgleiche Grösse durch ein schreibendes Messgerät aufgezeichnet. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Voraussetzung eines Bremsbetriebes im linearen Teil der Leerlauf-Magnetisierungskennlinie (ungesättigter Bereich) meist erfüllt sei. Der praktischen Anwendung dieses Verfahrens steht Jedoch die geringere Genauigkeit wie bei der Wattmeter-Methode entgegen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrische Bremskraft von Lokomotiven unter Erzielung einer mindestens so guten Genauigkeit wie mit der bekannten Wattmeter-Methode, jedoch mit-wesentlich kleinerem personellem und mettechnischem Aufwand und mit sofortiger Anzeige der Messwerte zu ermitteln. Diese Ermittlungen sind bei Neu- und Nacheinstellungen der elektrischen Bremseinrichtungen sowie bei allen Untersuchungen von elektrischen Bremsvorgängen von Lokomotiven erforderlich. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Als Fahrmotoren werden Maschinen verwendet, bei denen eine Rückwirkung des Ankerstromes auf den Magnetisierungsfluss durch Einsatz einer Kompensationswicklung ausgeglichen wird, um bei Leerlauf und Belastung dieselbe Magnetisierungskennlinie zu erreichen. Der Erfindung liegt die Uberlegung zugrunde, dass jedoch auch bei kompensierter Maschine eine das Messergeljnis quadratisch verfälschende, restliche Abweichung der Magnetisierungskennlinie zwischen Leerlauf und Bremsung auftritt. Derartige, das Messergebnis verfälschende Abweichungen werden bei der erfindungsgemässen Anordnung eleminiert, so dass im Gegensatz zu den bekannten Verfahren über die Produktbildung von Erregerstrom und Ankerstrom eine wesentlich höhere Genauigkeit erzielt wird. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Die Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Bremskraftmessanordnung. Mit 1 bis 4 sind Fahrmotoren eines elektrischen Triebfahrzeuges bezeichnet, deren Anker jeweils auf einen Bremswiderstand 5 geschaltet sind: Zur Kompensation der Ankerrückwirkung dienen Kompensationswicklungen 6. 1 ¯Die Erregerwicklungen 7 der Fahrmotoren 1 bis 4 sind in Serie an eine Spannungsquelle gelegt. In den einzelnen Bremskreisen ist jeweils ein Shunt 8 zum Erfassen der Ankerströme J bis JA4 angeordnet, die in einem Summierglied 9 addiert und über einen Verstärker 10 dem Eingang eines Multipliziergliedes 11 zugeführt werden. Summierglied 9 und Verstärker 10 können dabei ein einziges Bauelement bilden. Dem anderen Eingang des Multipliziergliedes wird ein in einem Shunt 12 erfasstes, dem Erregerstrom JE proportionales Signal zugeführt, das mittels Schalter 19 bis 21 wahlweise über einen der Verstärker 13 bis 15 und einen der Funktionsgeneratoren 16 bis 18 geleitet wird. Je nachdemwum welche Lokomotive es sich handelt, wird einer der Schalter 19 bis 21 geschlossen. In den Funktionsgeneratoren 16 bis 18 wird das Erregerstromsignal so modifiziert, dass es mit guter Annähe- rung proportional dem tatsächlichen Verlauf des magnetischen Kraftschlusses + der gleich aufgebauten Fahrmotoren 1 bis 4 bei der Bremsung entspricht. In den Verstärkern 13 bis 15 werden dem Erregerstromsignal der Lokomotive typische Grössen eingeprägt, wie z.B. die Getriebeuntersetzung und lokspezifische Restanteile des Verhältnisses innerer Bremskraft F. zu äusserer Bremskraft Fa, die über den gemeinsamen Hauptanteil hinausgehen. Bei der bisher bekannten Leistungsmessmethode wird die Leistung an den Bremswiderständen gemessen. Diese als innere Bremskraft Fi bezeichnete Kraft:Wird allgemein allein bei der Einstellung u trischen Bremsen betrachtet EMI4.1 von elek DarUber- hinaus existieren aber noch eine Reihe kleinerer Bremskraftanteile, die zum Teil aus den Fahrantrieben stam Wen. Diese und die innere Bremskraft Fi setzen sich zusammen zur äusseren Bremskraft: - EMI4.2 Darin bedeutet EMK die elektromotorische Kraft. Bei Einsatz der Produktbildung E XJA zur Messung erhält man immer ein Abbild dieser äusseren Bremskraft FA. Um die Messergebnisse der Anordnung vergleichsfähig mit bisherigen Bremskraftangaben und -messungen zu machen, wird deshalb das im Gerät entstandene Ergebnis um das Verhältnis Fi/FA reduziert¯ Dieses Verhältnis ist bei den einzelnen Lokomotivtypen verschieden gross. Der für al nisses berück EMI5.1 Lokomotiven gemeinsame Hauptanteil des Verhältwird im Verstärkungsgrad des Verstärkers 22 htigt. Im Multiplikationsglied 11 wird ein Ausgangssignal gebildet, das proportional der Summe der inneren Bremskräfte Fi der vier Fahrmotoren ist. In dem dem Multi plikationsglied nachgeschalteten Verstärker 22 wird das Signal für die Anzeige der Bremskraft durch ein als Voltmeter ausgebildetes Messgerät 23 angepasst und der Verstärkungsgrad um den gemeinsamen Hauptanteil von EMI5.2 reduziert. Da die Messergebnisse für die Bremskraft auf den Schienen vom Abnützungsgrad der Reifen abhängen, wird der Radreifendurchmesser durch Änderung der Verstärkung des Verstärkers 22 über ein Potentiometer 24 berücksichtigt. Um einen hohen Sicherheitsgrad der als tragbares Gerät 28 ausgebildeten Messanordnung zu gewährleisten, sind iPrüfeinrichtungen eingebaut. Vor der Messung kann man das Gerät 28 auf Funktionssicherheit bezüglich der exakten Verarbeitung der M#essgrössen vom Eingang bis zur Ausgabe kontrollieren. Dadurch werden möglicherweise falsche elektische Bremskrafteinstellungen bei eventuell defektem Gerät vermieden. Hierzu wird der Messeingang über einen Umschalter 25 mit einer Konstantspannungsquelle 26 (feste Referenzspannung) verbunden. Dadurch werden dem Gerät 28 Shunt-Ersatzspannungen in geeigneter Höhe angeboten, so dass bei richtiger Funktion ein bestimmter Bremskraftwert in der Anzeige des Messgerätes 23 erscheint. Eine Abweichung von diesem Wert signalisiert eine Störung im Gerät 28. Die Anschlussschaltung des Gerätes 28 besteht aus bis zu zehn Anschlüssen von den Shunts 8 und 12 der Ankerund Erregerstromkreise. Durch Verwechslung von Anschlüssen können Falschmessungen entstehen, wodurch möglicherweise auch falsche Bremskrafteinstellungen vorgenommen werden. Um dies zu vermeiden, wird die Richtigkeit der Polaritäten über eine Abfrageschaltung 27 an grünen Leuchtdioden 29 und roten Leuchtdioden 30 auf der Frontseite des Gerätes angezeigt. Das Messgerätt23 zeigt mit Hilfe des Einsatzes der Lastflusskurvenfunktion die Summe aller Fahrmotor-Bremskräfte eines Drehgestelles oder der ganzen Lokomotive in kN an, wie sie aus der Summe der Bremswiderstandsleistungen entstehen würde. Die Bremskraftkurve kann in vorteilhafter Weise auch mit einem Schreiber aufgenommen werden. Gegenüber der bekannten Vier-Wattmeter-.Nethode ist für die Messungen anstelle von fünf Personen nur noch eine Person erforderlich. Da das Gerät den Bürstenkippeffekt nicht registriert, sind die zum Abbau eines solchen bei der Wattmeter-Methode erforderlichen zehn Vorbremsungen überflüssig. Dadurch wird die Gesamtzahl der Bremsungen von etwa 13 auf 3 reduziert. Die nachträgliche Auswertung der Wattmeterablejsungen entfällt, da die Anzeige sofort erscheint bzw. ein Schreiber die ganze Bremskraftkurve kontinuierlich aufzeichnet. Die Messanordnung ist als tragbares Gerät angepasst auf verschiedene Lokomotivtypen weitgehend universell einsetzbar. Die Sicherheitseinrichtungen schützen vor Falschmessungen und falscher Bremskrafteinstellungosoweit es die vergleichende Messung betrifft. 1 Figur 3 Patentansprüche Bezugszeichenliste 1 - 4 Fahrmotoren J 5A4 Ankerströme AN A4 Ankerströme 5 Bremswiderstand JE Erregerstrom 6 Kompensationswicklung F. innere Bremskraft 7 Erregerwicklung Fa äussere Bremskraft 8 Shunt 9 Summierglied 10 Verstärker 11 Multiplizierglied 12 Shunt 13 Verstärker 14 Verstärker 15 Verstärker 16 Funktionsgenerator 17 Funktionsgenerator 18 Funktionsgenerator 19 Schalter 20 Schalter 21 Schalter 22 Verstärker 23 Nessgerät 24 Potentiometer 25 Umschalter 26 Spannungsquelle 27 Abfrage schaltung 28 tragbares Gerät 29 grüne Leuchtdiode 30 rote Leuchtdiode

Claims: Patentansprüche 1. Anordnung zur Ermittlung der Triebkräfte einer Kommu tatormaschine, insbesondere zur Ermittlung der Summe der elektrischen Bremskräfte mehrerer Fahrmotoren eines elek trischen Triebfahrzeuges, bei der die Triebkraft durch Multiplikation zweier Messwerte gebildet wird, von denen der erste eine dem Ankerstrom bzw. der Summe der Anker ströme und der zweite eine dem Erregerstrom entsprechende Grösse ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die dem Erregerstrom (JE) entsprechende Grösse so modifiziert wird, dass sie zumindest mit guter Annäherung dem tatsächlichen Verlauf des magnetischen Motorkraft flusses (# ç ) bei Bremsung entspricht. 2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u.r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der dem Erregerstrom (JE) entsprechenden Grösse lokomotivtypische Grössen, wie Getriebeuntersetzung, das Verhältnis innerer Bremskraft (Fi) zu äusserer Bremskraft (Fa) und dergleichen einge prägt werden. 3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Nesswerteingänge für den Ankerstrom bzw. die Ankerströme - ¯ JA4) und den Erregerstrom (JE) über einen Um schalter (25) auf eine Konstantspannungsquelle (26) schaltbar ist.

Inventors: KOLMEL, KURT, DR., Kölmel, Kurt, Dr.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1982
Main classification: B60L7
IPC codes: B60L7, H02P3, G01L5, G01M17, G01R31, B60L3