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Erklärung Fahren und Bremsen einer Drehstromlok (Prinzip Asynchronmotor/Generator)

Es handelt sich hier nicht um eine reine Beschreibung der BR 146, sondern soll für Laien das Prinzip eines Drehstrommotors erklären.

·        Der Tf hat den Fahr/Bremshebel in der Stellung Fahren.

Asynchronmotor mit Kurzschlußläufer läuft als Motor und wird angesteuert vom Umrichter.

Drehfeld des äußeren Feldes an den Wicklungen dreht sich schneller als das Drehfeld im Läufer.

Daraus folgt, Motor wird beschleunigt.

Dann dreht Drehfeld im Ständer gleich schnell wie Drehfeld im Läufer, aber mit 'Versatz' (Schlupf)

Drehfeld im Ständer 'liegt' etwas weiter vorn, also positiver Schlupf. Der Motor dreht mit konstanter Geschwindigkeit. Aufgrund Schlupf heißt der Motor Asynchronmotor. Ständerdrehfeld und Läuferdrehfeld wandern zwar gleich schnell aber nicht synchron aufeinander.

·        Der Tf geht mit seinem Fahr/Bremshebel in den in die Stellung "Ab" bis die Zugkraft gegen "0" geht..

Der Umrichter ändert die Frequenz in den Ständerwicklungen derart, daß der Schlupf gegen Null geht. Der Motor dreht im Leerlauf. Strom fließt nur für die diversen Verluste (ohmsche Verluste, Streuverluste, Magnetisierungsverluste, Spaltverluste...)

·        Der Tf geht jetzt mit dem F/B-Hebel in den Bremsbereich.

Die Frequenz wird weiter verringert, sodaß ein negativer Schlupf entsteht. Der Motor ist weiterhin erregt und erzeugt ein Gegenfeld. (Aufgrund der Kurzschlußläufer ja weiterhin magnetisiert ist und Kurzschlußströmen fließen. Hängt mit den Winkeln der zwei elektromagnetischen Felder von Ständer und Läufer zueinander ab)

Die 'Grundspannung' an den Wicklungen wird wieder erhöht und treibt einen entgegengesetzten Strom.

Dieser Strom wird nicht beliebig groß, er hat einen definierten Grenzwert, abhängig vom Verhältnis der Drehzahlen von Ständerfeld und Läuferkäfig.

Dieses Gegenfeld bremst den Motor ab, die frei werdende Energie wird über den sich umkehrenden Primärstrom in der Ständerwicklung über geeignete Steuer-oder Zündwinkel (Alpha) der Ventile im Umrichter entweder auf einen Bremswiderstand oder bei geeignetem Netz als Rückspeisung abgeführt.

Der Umrichter und alles dahinterliegende dient also als Last.

Es wird also E-gebremst durch ändern der Frequenz des Umrichters und somit ändern des Schlupfes.

Dazu sind natürlich umfangreiche Meßgeber erforderlich (Drehzahl, Strom, Zustände des Umrichters).

Früher (ist ja auch noch nicht so lange her) konnten die Umrichter nicht bis in niedrige Drehzahlen getaktet werden (Taktung ging nicht hoch genug). Jetzt wird höher getaktet und theoretisch kann bis 1 km/h e-gebremst werden.

Darunter wird aufgrund der trägen Massen der Lok kein gleichmäßiges Bremsmoment aufgebaut. Es kommt zum sogenannten Bullenreiten (die Lok spring vor und zurück).

Deshalb wird bei ca. 15-10 km/h das Blending eingeleitet. E-Bremse wird an einer Rampe heruntergefahren (Schlupf wird wieder von negativ gegen Null gefahren - über die Frequenz im Umrichter) und die pneumatische Bremse setzt ein. Auch an einer Rampe. So ist immer 100% der geforderten Bremskraft vorhanden. Sie setzt sich nur dynamisch bis v=0 km/h zusammen.

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letzte Bearbeitung dieser Seite: 08.01.2003