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Elektromechanische Bremseinrichtung für generatorisch gebremste elektrische
Motoren Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremseinrichtung für generatorisch
gebremste elektrische Motoren mit einer vom generatorischen Bremsstrom des Motors
durchflossenen Wicklung der Bremseinrichtung und einem vom Strom in dieser Wicklung
und einer ihr entgegenwirkenden Feder beeinflußten, auf eine Bremsbacke einwirkenden
Magnetanker, deren Bremskraft bis zu einer vorbestimmten Größe anwachsen kann.
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Bei einer bekannten Bremseinrichtung dieser Gattung wird der Strom
des auf die Bremsbacke einwirkenden Elektromagneten durch Verstellen eines elektrischen
Widerstandes verändert. Die Änderung des elektrischen Widerstandes wird einerseits
durch Handsteuerung über eine Feder und andererseits durch die dieser Feder entgegenwirkende
Kraft eines vom Motorbremsstrom durchflossenen Elektromagneten bewirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremseinrichtung der
obengenannten Gattung so zu gestalten, daß die von der Bremsbacke ausgeübte Bremskraft
ohne Zwischenschaltung elektrischer Mittel zwischen den auf die Bremsbacke einwirkenden
Elektromagneten und die Bremsbacke übertragen wird.
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Die erfindungsgemäße elektromechanische Bremseinrichtung der obengenannten
Gattung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der Feder mechanisch auf die Bremsbacke
so übertragen wird, daß bei Außerbetriebsetzung des elektrischen Teils der Bremseinrichtung
die größte, durch die Federkraft bestimmte Bremskraft auf die Bremsbacke wirkt,
und daß zur Begrenzung der erreichbaren Bremskraft eine weitere, den Magnetanker
entgegengesetzt zur Federkraft beeinflussende, von einem konstanten, einstellbaren
Strom durchflossene Wicklung vorgesehen ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zwischen der Bremsbacke
und der Feder, deren Kraft mechanisch, z. B. hydromechanisch, auf die Bremsbacke
übertragen wird, keine elektrischen Mittel irgendwelcher Art eingeschaltet, die
beim Versagen der elektrischen Ausrüstung bewirken könnten, daß die Brernseinrichtung
völlig unwirksam wird. Beim Ausfallen des elektrischen Teiles der Bremseinrichtung,
sei es beim Außerbetriebsetzen eines vom Elektromotor angetriebenen Fahrzeuges,
sei es durch eine Panne, erzeugt die Feder an der Bremsbacke eine größte Bremskraft.
Dies ist z. B. bei Bremseinrichtungen für Straßenbahnen von großer Bedeutung. Fällt
dort bei einer Talfahrt der Strom aus, so wäre bei Zwischenschaltung elektrischer,
in einem solchen Augenblick unwirksam werdender Mittel zwischen der Feder und der
Bremsbacke der Wagen ungebremst. Bei Verwendung der ' erfindungsgemäßen Bremseinrichtung
wirkt dagegen in einem solchen Augenblick eine maximale Bremskraft auf die Bremsbacken
ein und bringt den Wagen zum Stehen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Magnetanker durch einen Strom in einer dritten Wicklung beeinflußt wird, so daß
der Magnetanker bei gelüfteter Bremsbacke an einer Fläche mit magnetischer Kleb.ewirkung
haftet. Wegen der magnetischen Klebewirkung genügt ein kleiner Strom, um den Anker
in dieser Ruhestellung festzuhalten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Die Einrichtung weist einen Magnetanker 10 auf, der in ein
Solenoid mit drei Wicklungen 12, 14, 16
hineingezogen werden kann. Wenn der
Magnetankei 10 nach der Bewegung in Richtung des Pfeiles 10'
seine
Endlage erreicht hat,- legt er sich gegen eine magnetische Klebefläche
18 an, um das Festhalten des Magnetankers in dem Solenoid durch magnetischeKlebewirkung:zu
erleichtern. DerMagnetanker 1.0 wird von einer Feder 20 beeinflußt die mit
ihrem einen Ende gegen eine feststehenden Anschlag 22 und mit ihrem anderen Ende
gegen einen Bund 24 an einer Betätigungsstange 26 des Magnetankers anliegt,
wobei die Feder danach strebt, den Magnetanker 10 in Richtung des Pfeiles
10" gegen die Wirkung der Solenoidwicklungen 12, 14, 16 in die in
der Zeichnung dargestellte Stellung zu führen, in welcher
ein an
der Betätigungsstangle 26 angeordneter Kolben 28 in einem hydraulischen Zylinder
30 Druckflüssigkeit durch eine Leitung 32 in einen hydraulischen Zylinder
34 preßt, dessen Kolben 36 eine Bremsbacke 38 gegen ein von einem
nicht dargestellten Elektromotor angetriebenes Rad 40 in Richtung des Pfeiles 40'
drückt.
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Die Wicklung 12 wird vom Bremsstrom des Motors durchflossen. Dieser
Bremsstrom hat einen bestimmten Wert bei verhältnismäßig hoher Drehzahl des Motors
und nimmt ab, wenn die Drehzahl einen bestimmten Wert unterschreitet, wobei auch
die vom Bremsstrom erzielte Bremswirkung in gleichem Maße abnimmt. Wenn der
Bremsstrom sich verringert, sinkt die vom Bremsstrom in der Wicklung 12 erzeugte
Kraftbeeinflussung des Magnetankers 10 ab, was zur Folge hat, daß die Kraft
der Feder 20 allmählich überwiegt, so daß die Bremsbacke 38 immer kräftiger
gegen das Rad 40 gepreßt wird. Die sich verringernde Bremswirkung auf Grund des
Abnehmens des Bremsstromes kann somit mehr oder weniger durch die sich erhöhende
Einwirkung der Feder 20 auf die Bremsbacke 38 ausgeglichen werden.
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Die Wicklung 14 wird von einem konstanten, jedoch in mehreren Stufen
einstellbaren Strom durchflossen, der dann eingeschaltet wird, wenn die Bremseinrichtung
in Betrieb gesetzt werden soll. Der Zweck dieser Wicklung 14 ist, der Feder 20 so
entgegenzuwirken, daß die den Kolben 28 beeinflussende Kraft - die
Ausgangskraft der Bremseinrichtung - kontinuierlich oder in mehreren Stufen
verändert werden kann. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, drei Stufen zu wählen,
z. B. entsprechend einem Wert von 100, 67 und 3311/o der Kraft der Feder
20.
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Die Wicklung 16 ist vorgesehen, um den Magnetanker
10 an der magnetischen Klebfläche 18 festzuhalten und dadurch Strom
zu sparen, wenn die Bremseinrichtung außer Tätigkeit ist.
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Die beim Bremsen des Motors wirksamen Bremskräfte müssen konstant
sein, damit die Bremsung mit der gewünschten Gleichmäßigkeit stattfinden kann,
d. h. ohne ruckartige Bewegungen. Solange der Motor beim Bremsen eine ausreichend
hohe Drehzahl hat, so daß die elektrodynamische Bremswirkung auf Grund der Schaltung
des Motors als Generator aus-Cre , nutzt werden kann, ist die Bremsung gleichmäßig.
Dagegen kann dieses Bremsprinzip nicht länger angewandt werden, wenn die Drehzahl
des Motors auf einen derart niedrigen Wert gesunken ist, daß der für eine gleichmäßige
Bremsung erforderliche elektrodynamische Bremsstrom vom Motor nicht mehr länger
erzeugt werden kann. Bei dieser geringen Drehzahl muß die elektrodynamische Bremsung
nach und nach durch mechanische Reibungsbremsung mittels der Bremsbacke
38 ersetzt werden. Der übergang von der elektrodynamischen zur mechanischen
Bremsung muß derart geschehen, daß die Verzögerung des Motors im wesentlichen konstant
bleibt. Dies bedeutet, daß die von der elektrodynamischen Bremse ausgeübte und allmählich
abklingende Bremskraft beim übergang zusammen mit der anfangenden, von der mechanischen
Bremse geleisteten Bremskraft soweit wie möglich gleich der für konstante Verzögerung
des Motors erforderlichen Gesamtbremskraft sein soll. Wenn die auf den Kolben
28 - und somit auf die Breinsbacke 39 - einwirkende mechanische Kraft
mit Prn, die Federkraft mit Pf, die stufenweise einstellbare, von
der Wicklung 14 entwickelte Kraft mit Ps und die von dem elektrodynamischen Bremsstrorn
mittels der Wicklung 12 bewirkte Kraft mit Pb bezeichnet wird, wobei Pb gleich einer
Konstanten mal dem Bremsstrom I b ist, kann näherungsweise geschrieben
werden Pm=Pf-Ps-Pb. Die mechanische Kraft Pm darf hierbei selbstverständlich so
lange keinen positiven Wert annehmen, wie die elektrodynamische Bremskraft ausreicht.
Die auf das Rad einwirkende Gesamtbremskraft, bezeichnet mit Pt, ist bei in Tätigkeit
gesetzter Bremseinrichtung im wesentlichen gleich der elektrodynamischen BremskraftPe,
vermehrt um die mechanische Bremskraft Pm. Die in der Zeichnung dargestellte Bremseinrichtung
kann - wie aus obigen Gleichungen hervorgeht - also einerseits an
den abnehmenden elektrodynamis,chen Bremsstrom Ib angepaßt werden, wobei die Soleneidwicklung
12 so bemessen wird, daß die abnehmende elektrodynamische Bremskraft von der durch
die Wicklung 12 bewirkten allmählichen Einwirkung der Kraft der Feder 20 ausgeglichen
wird, was leicht deshalb durchgeführt werden kann, weil der Strom Ib des bremsenden
Motors mit dem Strom Ib in der Wicklung 12 identisch ist. Andererseits kann die
Bremsleistung auch an den gemäß dem gewünschten Verzögerungsgrad eingestellten Anfangswert
des Bremsstromes angepaßt werden -
welcher Bremsstrom mit Hilfe einer besonderen
Regeleinrichtung konstant gehalten wird, und zwar solange der als Generator geschaltete
Motor beim Bremsen eine Spannung (EMK) von derartiger Höhe erzeugt, welche diese
Konstanthaltung erlaubt -,
wobei der Strom durch die Wicklung 14 in Abhängigkeit
von dem genannten Anfangswert des konstantgehaltenen Bremsstroms gewählt wird. Die
in der Zeichnung dargestellte Schalteinrichtung ermöglicht somit von hoher Drehzahl
bis zum Stillstand des Motors eine praktisch konstante Verzögerung.
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Dies hat sich als sehr bedeutungsvoll beim Bremsen von in Bewegung
befindlichen schweren Massen gezeigt, wie beispielsweise bei Fahrzeugen aller Ah
und bei Hebezeugen, bei denen elne ruckartige Bremsung nicht zugelassen werden kann.
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Das Ein- und Ausschalten der für die Speisung der Wicklungen 12, 14,
16 erforderlichen Ströme kann it Hilfe selbsttätiger Schalteinrichtungen
erfolgen, so daß die auf die Bremsbacke 38 einwirkenden Kräfte in jedem Augenblick
gut ausgeglichen sind.