De elektrische rem bij railvoertuigen

DE ELEKTRISCHE REM BIJ

RAILVOERTUIGEN

c

PROEFSCHRIFT TER VERKRIJGING VAN DE GRAAD VAN DOCTOR IN DE TECHNIS~HE WETENSCHAP AAN DE TECHNISCHE HOGESCHOOL TE DELFT, OP GEZAG V AN DE RECTOR MAGNIFICUS DR. R. KRONlG, HOOG-LERAAR IN DE AFDELING DER TECHNISCHE NA-TUURKUNDE, VOOR EEN COMMISSIE UIT DE SENAAT TE VERDEDIGEN OP WOENSDAG 16 DECEMBER 1959

DES NAMIDDAGS TE 4 UUR DOOR

FELIX FRANCISCUS CORNELIUS BRUIJNING ELECTROTECHN ISCH INGENIEUR

GEBOREN TE WAGENINGEN

DIT PROEFSCHRIFT IS GOEDGEKEURD DOOR DE PROMOTOR PROF. IR. W. FONTEIN

INHOUD

I. Inleiding . . . ,... . . .. . . 7

II. De eigenschappen van de verschillende rem-systemen... .... . . . . . . . . . ... 9

De Femweg, de remtijd en de rem vertraging. . . . .. . . 9

De elektrische rem. . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . .. . . 9

De railrem . . . . . . . . . . . . • . • . . . . . . . . . . . . . . . • .. 16

De luchtrem . . . 17

III. De schakeling van de elektrische rem. . . . . . . . . .. 19

De remschakeling met twee machines. De eigenschappen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 20

De uitvoering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27

De rem schakeling met vier machines: De eigenschappen . . . 41

De uitvoering . . . 58

De keuze van de schakeling .... . . 82

Voor twee machines . . . 82

Voor vier machines . . . . • . . . • . . . 84

De beproevingsinrichting van rem schakelingen . . . 87

IV. De schakeling van de remweerstand . . . ... 89

De schakelingen met een klein aantal schakelstanden. 91 De fijnregelschakelingen .. ...• . . . ... 92

De continu-regelingen . . . .. . . 100

V. De veldinjectie . . . ... . . 101

VI. De schakeltoestellen; . . . 112

VII. Literatuuropgave .. . . . ... . . . 145

DE ELEKTRISCHE REM BIJ RAILVOERTUIGEN. 1. INLEIDING.

Het behoeft geen betoog dat de constructie van de rem-systemen van voertuigen zeer belangrijk is, immers een veilig gebruik is zonder goede remmen onmogelijk.

Voor railvoertuigen zal onderzocht worden op welke wijze het remmen tot stand wordt gebracht en welke eisen aan de toe te passen remsystemen gesteld kunnen en moeten worden. Er zal speciaal aandacht worden besteed aan de eigenschappen van de "elektrische rem".

De tramrijtuigen van de stadstramlijnen waren oorspron-kelijk voorzien van een handrem als bedrijfsrem, waarbij de remmende werking werd verkregen door ijzeren remblokken tegen het loopvlak der wlelen te trekken of te drukken. De remmen van eventueel meegevoerde aanhangrijtuigen werden normaal niet in werking gesteld. Reeds spoedig werd er ge -zocht naar een verbetering van het rem systeem, dat vooral bij het meevoeren van aanhangrijtuigen een vrij grote licha-melijke inspanning van de bestuurder vroeg.

Een grote verbetering werd verkregen door gebruik te maken van de omstandigheid dat de tractiemachines als ge-neratoren kunnen werken. De bewegingsenergie wordt hier-bij door de tractiemachines in elektrische energie omgezet en in hoofdzaak als warmte afgevoerd. In de meeste gevallen wordt een klein gedeelte van de opgewekte energie gebruikt voor het bekrachtigen van een elektromagneet ten behoeve van het afremmen van de niet aangedreven assen van het motorrijtuig en/ of van de assen van meegevoerde aanhangrij-tuigen.

tiet rem systeem waarbij de tractiemachines als genera-toren op weerstanden werken zal in het vervolg "elektrische rem" worden genoemd.

Voor het tot stand brengen van de nodige schakelingen worden toestellen gebruikt waarvan sommige dienen voor het sluiten en openen van stroomketens zonder dat tege-lijkertijd stromen worden ingeschakeld of onderbroken, ter-wijl andere wel geschikt moeten zijn voor het inschakelen en onderbreken van stromen.

De oorspronkelijk in tramrijtuigen aanwezige schakel-toestellen (hoofdstroomcontrollers met sleepringen) bleken niet bestand te zijn tegen de bij. het elektrisch remmen op-tredende vermogens, zodat het gebruik van de elektrische rem tot noodgevallen beperkt moest worden. Eerst na de con-structie van bedrijfszekere controllers, ( de z. g. nokkencon-trollers, waarbij ieder schakelelement van een eigen blaasspoel is voorzien) was het mogelijk de elektrische rem als bedrijfs-rem toe te passen.

Tramrijtuigen van stadstramwegen worden indien de trambanen voor een belangrijk gedeelte in hellende straten liggen, meestal naast de elektrische rem voorzien van een luchtrem.

De remvertraging kan worrlen vergroot door behalve de elektrische rem en/ of de luchtrem een railrem toe te pas-sen. De wrijvingskracht nodig om de railrem, bestaande uit sterke elektromagneten, over de rails te slepen wordt ge-bruikt om net voertuig te vertragen.

De interlokale tramlijnen zijn in hoofdzaak ontstaan uit stoomtramlijnen. Dit nu was er aanleiding toe dat men de motorrijtuigen meestal voorzag van het bij het vroegere stoomtrambedrijf aanwezige remsysteem, n.l. een vacuum-rem of een luchtdrukvacuum-rem.

De moderne tramrijtuigen voor interlokale lijnen bezit-ten in den regel drie rem systemen, te webezit-ten een elektrische rem, een luchtrem en een railr"em.

Voor het remmen van spoorwegrijtuigen wordt vrijwel steeds de luchtrem toegepast. Alleen voor trajecten met lan-ge hellinlan-gen komt het remsysteem in aanmerking waarbij de door de tractiemachines opgewekte energie aan het voedende net wordt toegevoerd.

De treinen van stadsspoorwegen worden meestal uitgerust met een elektrische rem, een luchtrem en een railrem.

De onderstaande beschouwing zal beperkt worden tot de remsystemen van de voertuigen welke dienst doen op tram-netten en stadsspoorwegen gevoed met gelijkstroom.

Il. DE EIGENSCHAPPEN VAN DE VERSCHILLENDE REM-· SYSTEMEN.

1. De remweg, de remtijd en de remvertraging.

Alvorens de eigenschappen der remsystemen te be-spreken is het gewenst de belangrijkste gegevens, n.l. de remweg, de remtijd en de remvertraging vast te leggen.

Onder de remweg wordt veelal de afstand verstaan die door het voertuig wordt afgelegd terwijl de rem in werking is. Bij ongevallen wordt de remweg bepaald uit de zichtbare remsporen. Deze remweg is de theoretische remweg .. de tijd nodig om de remweg te doorlopen is de theoretische remtijd. Uit deze remweg en remtijd kan de theoretische remvertraging worden berekend. .

Indien de rem van een voertuig wordt beproefd, dan wordt bij het passeren van een merkteken een handeling verricht die de rem in werking stelt. De tijd die nodig is om het voer-tuig tot stilstand te brengen na het passeren van het merkte-ken en de afstand van het merktemerkte-ken tot het punt van stilstand worden gemeten. Deze tijd, gegeven door de som van de tijd die nodig is om de remtoestellen in werking te stellen (van het moment dat b. v. de stand van een handel wordt gewijzigd tot het moment waarop de rem in werking treedt) en van de theo-retische remtijd is de practische remtijd. De gedurende deze tijd afgelegde weg, n.l. de afstand tussen het merkteken en het punt waarop het voertuig stilstaat, is de practische remweg. Uit de practische remtijd en remweg wordt (Ie practische remvertraging berekend.

Bij de reconstructie van ongevallen moet bovendien reke-ning .gehouden worden met de waarnemings- en reactietijd van de bestuurder van het voertuig, d. w. z. met de tijd die verloopt tussen het moment waarop een obstakel in het ge-zichtsveld van de bestuurder komt en het moment waarop de bestuurder reageert op het waarnemen hiervan. De totale remti~d waarmede hier rekening moet worden gehouden be-staat us uit de som van de waarnemings- en reactietijd van de bestuurder, van de reactietijd van, het remtoestel en van de theoretische remtijd. De gedurende deze tijd afgelegde weg is.de totale remweg. (zie afb. 2.01).

2. De elektrische rem.

Railvoertuigen worden, zoals bekend mag worden onder-steld, gewoonlijk· voorzien van ser;i.e-machines in verband met- de voor de elektrische tractie zeer gunstige eig-enschappen. Het moment aan de ankeras is n.l. onafhankeliJk van de klemspanning en wordt alleen bepaald door de grootte van de stroom die door anker- en veldwikkeling vloeit. Bij lage snel-heden worden rIe inde machines opgewekte e. m. k. en de in de

•

] o ... Ol co

•

.s::." ~ u .. E . !! ~ ~ -; E

-

..

•

o _ '5 .s:: co Ol ... ~ à: Weg

/

Waarnemin~s-en reactietijd bestuurder

/

Tijd l~ftMl. tijd rem-Theoretische remtijd toestel Practische remtijd Totale remtijd Afb. 2.01

remketen vloeiende stroom zo gering dat er geen voldoende remwerking kan worden verkregen en het gebruik van een aanvullende mechànische rem noodzakelijk is.

In het onderstaande worden alleen de rem systemen be-handeld van railvoertuigen welke met serie - machines zijn uitgerust.

De schakeling tijdens de aanloopperiode is op de een-voudigst'e .wijze voorgesteld in afb. 2. 02. De weerstand R wordt geleidelijk kortgesloten. De wikkeling van het hulp-veld is bij de schakeling van afb. 2.02 en bij de volgende

schakelingen ter vereenvoudiging niet getekend.

Teneinde tijdens het remmen van de tractie machines ge-bruik te kunnen maken wordt de schakeling gewijzigd

vol-gens afb. 2.03. Hierbij is aangenomen dat de rijrichting bij het aanlopen en bij het remmen dezelfde is, hetgeen normaal het geval is.

Zodra de stroomketen is gesloten, zal de door het rema-nente veld in het anker opgewekte e. m. k. een stroom doen vloeien die het remanente veld versterkt tot er een

even-wichtstoestand ontstaat welke afhankelijk is van het aantal omwentelingen van de tractiemachine en de in de stroom-keten aanwezige weerstand.

evenredig met het toerental en met de grootte van het mag-neetveld. (E = c. n. ~).

Bij een bepaald toerental kan de opgewekte e. m. k. geme-ten worden als functie van de bekrachtigingsstroom der mag-neetpolen, door de machine als een afzonderlijk bekrachtig-de generator te schakelen. De gevonbekrachtig-den karakteristiek heeft de vorm van de magnetiseringskromme (afb. 2. 04).

I~

Afb. 2.03 Remmen Afb. 2.02 Rijden 400rV~Ol-I---r---r---r---r---r---~ 300~---~---~--~~~----~~----~~----~ 200~---~--~--~--~~~----~~----~~---4 100~~-.~r-~----~---~---r---~----~ Mapiseringskar.ktoristiek 30 km/h (n= 1730 omw!min) 0~~~~~----~100~·----~15~0---~200~----~ ----~~ Afb. 2.04 11

Voor elk punt op deze karakteristiek geld~ dat E

=

I m' tg Ct

=

1. r.

Voor een seriegenerator is I = I m' dus r = tg a, waarbij r de totale weerstand val1. de stroomketen voorstelt.

Voor een bepaalde weerstand wordt de evenwichtstoe-stand gevonden uit het snijpunt van de lijn E = 1. tg Ct met de

karakteristiek. Uit de grafiek volgt dat indien de hoek Ct

gro-ter is dan de hoek Ct tussen het rechte gedeelte van de

ka-rakteristiek en de I,!Das, de opgewekte e. m. k. en dus ook de in de keten vloeiende stroom zeer gering zijn.

Is het moment aan de as van de generator D kgm, dan is

het opgenomen vermogen

W = 9,81. D. w Watt, waarbij w = 21f n 60

Hieruit volgt, indien geen rekening gehouden wordt met de verliezen in de generator: 21f n W = 9,81. D.

""""60

= 1. E a of D _1_ 60 9,81 21fn _'1_ 60 ;J; = l.E;a= 9,81' 21f n' I.c.n.~kgm _1_ .~. c.l. ~ = Cl. l.!kgm. 9,81 21f

Zolang er een lineair verband bestaat tussen de stroom en de flux is het koppel evenredig met het kwadraat van de stroom. Bij een kleine waarde van de stroom zal het koppel, dus zeer gering zijn en voor het remmen geen betekenis heb-ben.

De hier getekende grafiek is opgenomen bij een moderne

tractiemachine, gebouwd in 1950. Het continuvermogen is

43 kW bij ca. 1550omw/min. De machine wordt gebruikt in

tramrijtuigen met een wieldiameter van 660 mm en een tand-wieloverbrenging van 43/6. De nominale spanning is 275 Volt.

Uit de gr~fiek volgt, dat b~j een snelheid. van 30 km! hof 1730 omw/ mm tg Ct = 2,36 1S, en de totale weerstand m de

stroomketen dus m~imum 2, 36 Ohm mag bedragen om een

remmende werking te verkrijgen.

Uit de nullastkarakteristiek van een tractiemachine kan men de remkarakteristieken afleiden. Deze geven bij een

be-paalde weerstand in de stroom keten de in die keten vloeien-de stroom als functie van vloeien-de snelheid (afb. 2.05).

km/h 60 50 30 20 la

-o

/

V

/

J

/ /

/

~

I

J /

/

/

/

/ / /

VI

_/

/

/

V/

V

V

/

/

V

V

/ '

. /

V/

V

/ '

V/

V

. / / " .".

/

V _,,-"

V...-

-"

%

V

_...-:::::::::

~

-100 200 Afb. 2.05

/

/

/

/

/

/ /

/

/ '

/ '

_/

/

~

/

....---

----

-

::-A 300

De snelheidsvermindering welke als gevolg van het rem-men optreedt heeft tot resultaat dat de in de keten vloeiende stroom - de rem stroom - vermindert en dat tevens het rem-mende koppel afneemt. Door het kortsluiten van een gedeelte van de in de remketen aanwezige weerstand neemt de stroom en daarmede het remmende koppel plotseling toe. Daarna nemen stroom en koppel weer geleidelijk af tot de weerstand van de remketen opnieuw verkleind moet worden.

Hieruit volgt dat er steeds rekening mede gehouden moet worden dat de veranderingen van de grootte van de stroom in de remketen en de hiermede overeenkomende variaties van de remkracht tot gevolg hebben dat de gemiddelde rem-vertraging altijd kleiner is dan de maximaal mogelijke. Bo-vendien mag de maximum toelaatbare remvertraging (piek-waarde) en dus ook de grootste toelaatbare waarde van de aan de wielomtrek aangrijpende vertragingskracht nooit tot gevolg hebben dat de slipgrens bereikt of overschreden wordt.

Deze, zeer belangrijke, voorwaarde geldt voor alle voer-tuigen, dus zowel voor het railverkeer als voor hét wegver-keer.

De maximum waarde van de aan de wielomtrek aangrij-pende vertragingskracht wordt bepaald door de tussen de wielen en de rails optredende wrijving (resp. de tussen de wielen en het wegdek optredende wrijving bij wegvoertuigen). Het remmen van railvoertuigen (resp. wegvoertuigen) zou eenvoudig zijn als de wrijving tussen wiel en rail (resp. tussen wiel en wegdek) steeds dezelfde of ongeveer dezelfde waarde had, hetgeen echter, zoals bekend is, niet het geval is. Het is de taak van de bestuurder van een railvoertuig (resp. van een wegvoertuig) hier terdege aandacht aan te be-steden.

De wrijvingscoêfficiënt van de rollende wrijving tussen wiel en rail is afhankelijk van de weersomstandigheden en varieert van ca. 0,25 bij schone droge rails tot ca. 0,10 bij gladde, licht besneeuwde rails. Bij gebruik van zand wordt dit ca. 0,35 tot ca. 0,15. Onder normale gebruiksomstan-digheden moet gerekend worden met een wrijvingscoëfficiënt van ca. l~5 zonder' zand en van ca.. 0, 20 met zand. Dit komt overeen met. een maximum remvertraging van 1,5

mi

sec2,

resp. 2

mi

sec2 _{(piekwaarden).}

Voor de in een railvoertuig (of wegvoertuig) aanwezige passagiers is het gewenst dat de bestuurder de toename en afname van de remvertraging geleidelijk doet plaats vinden. Een grote (constante) rem vertraging of aanzetversnelling is niet onaangenaam omdat men zich hieraan kan aanpassen, een grote verandering v~. de rem vertraging

(-9)

kan

echter zeer onaangenaam ZlJn. dt

De rem vertraging van een voertuig kan worden gemeten met eén .registrerende vertragingsmeter • In afb. 2. 06 is de remvertraging weergegeven als functie van de tijd, zoals de-ze is opgenomen bij een tramrijtuig waarbij de

remweer-s~and in 15 trappen wordt uitgeschakeld.

In het begin van de remperiode is de remwerking nog ge- .

ring, de opgewekte e. m. k. is afhanke.lijk van het remanent-magnetisch veld. Daarna versterkt de in de rem keten vloei-ende stroom het magnetisch veld tot de evenwichtstoestand is bereikt. De bestuurder zal vervolgens de weerstand van de remketen aanpassen aan de gewenste remvertraging. Bij het einde van de remming vermindert de remwerking geleidelijk na het kortsluiten van. het laatste afschakelbare gedeelte van de remweerstanp. In vele gevallen blijft een klein gedeelte van de remweerstand steeds in de stroom-keten. Een gedeelte van de remstroom vloeit n.l. door een aan dit weerstandsgedeelte parallel geschakelde electromag-neet, hetgeen tot gevolg heeft dat een mechanische rem in

werking wordt gesteld waarmede de assen van een aanhang-rijtuig worden geremd.

Bij het tramrijtuig waarop de karakteristiek van afb. 2. 06 betrekking heeft wordt in de laatste rem stand door het

,

3 2 m/sec2 I

I

A,.A ;-J I

I

I

lAJ~

.,

J!u, I

o

1 2 3 ,

Elektrische rem.

I

I

I

I

~

\

~"

5 6 1

15 trappen

Afb. 2.06 s.c.

bekrachtigen van een electromagneet een mechanische rem in werking gesteld. Als gevolg hiervan neemt in afb. 2.06 de rem vertraging niet geleidelijk af tot nul.

De remkarakteristiek van afb. 2.07 is opgenomen tijdens het remmen met een tramrijtuig waarbij de remweerstand in 7 trappen wordt uitgeschakeld. Het is duidelijk te zien dat de overgang naar een volgende schakelstand een plotselinge en

4 H-~--~~--~~--+--+--+- 31f--+--+--+---:--f-c'-+.--.rf--+--t-2'--+~+1hr-N~kH~b-~~r 1 l--:=I::lr---PL...t-+--i-":"

==--+--+-o

2 3 4 5 6 1 8 sec:.

Elektrische rem.

7 trappen

Afb. 2.07

vrij grote verandering van de rem vertraging tot gevolg heeft. Een vergelijking van de remkarakteristieken van de afb. 2.06 en 2.07 toont aan dat reeds een voldoend regelmatige remwerking verkregen kan worden indien het uitschakelen van de remweerstand over ca. 15 trappen wordt verdeeld. De veranderingen van de rem vertraging zijn dan niet meer hinderlijk voor de vervoerde personen.

15

Ook voor het verkrijgen van een zo groot mogelijke ge-middelde rem vertraging is het noodzakelijk de vermindering van de weerstand van de remketen met behulp van een groot aantal trappen te doen plaats vinden, opdat de veranderingen van de remkracht klein blijven en de gemiddelde waarde van de remkracht de maximum waarde zoveel mogelijk zal benade-ren.

Een uiterst gelijkmatige remwer.king wordt verkregen bij het Amerikaanse P. C. C. -tramrijtuig, waar het aantal trap-pen van de remweerstand ca. 100 is.

3. De railrem.

De railrem bestaat uit sterke electromagneten die bij be-l:rachtiging tegen de rail worden getrokken. De remmende wer-king is een gevolg van de wrijvingskracht welke moet worden overwonnen om de railrem over de rails te slepen.

Het verloop van de remvertraging als functie van de tijd volgt uit de remkarakteristiek van afb. 2.08, opgenomen tijdens het remmen van een tramrijtuig met een gewicht van 19,5 ton (onbelast), welk rijtuig voorzien is van 4

railrem-5

,

3 2

t

o

m/sec2 I I

I

I

'I'" I

I

2 I _1 1

I

I

I

I

-

... 3 , 5 6

Railrem

Afb. 2.08 1 J ~

I

I

I

Ij . / sec. 1 8 9

men met een trekkracht van 5 ton en 2 railremmen met een trekkracht van 4 ton. De meting werd gedaan op droge vig-nolarails, er werd geen zand gebruikt.

De remvertraging is afhankelijk van de wrijving tussen railrem en rail; de wrijvingscoëfficiënt is weer afhankelijk van de snelheid.

Volgens K. Sachs "Elektrische Triebfahrzeuge", deel I blz. 514 is deze voor droge rails zonder zand bij 40

kmi

h 0,05; bij 16

kml

h 0,1 en even voor stilstand J, 34. Voor natte rails zonder zand wordt dit bij 40

kml

h 0,13; bij 16

kmlh

0,18 en even voor stilstand 0,41.

Uit de rem karakteristiek van afb. 2. 08 volgt een rem-vertraging van ca. 1

mi

se c. 2 bij het begin van het remmen, De snelheid van het tramrijtuig was toen 45 kmi h.

Rekening houdende met een belast rijtuiggewicht G van 19,9 ton is de remkracht P

=

1000xGxa 9,81 1000X19, _{9X1 kg} = ca. 2000 kg. 9,81

De totale trekkracht van de railrem is 28000 kg. Hieruit volgt voor de wrijvingscot!fficit!nt

_ 2000 _

I-' - 28000 - 0,07.

De gemiddelde waarde van de rem vertraging is bij de

remming van afb. 2.08 a = 1,5

mi

sec2 •

Op dezelfde wijze volgt hieruit een gemiddelde waarde van de wrijvingscol!fficiënt I-' :: 0,1.

Even voor stilstand was de remvertraging ca. 4

mi

sec2

en de bijbehorende wrijvingscoëfficil!nt 1-':: 0, 3.

Hierbij moet in aanmerking genomen worden dat de voor railremmen gegarandeerde trekkracht geldt voor de ideale toestand van een railrem met geschaafde slijtstukken op een geschaafde rail. In de praktijk moet rekening gehouden wor-den met door slijtage vervormde ~ppervlakken van railrem en rail. Bij de remming van afb. 2.08 was de toestand van

de oppervlakken van de slijtstukken en van de rails zeer

goed te noemen.

Het is van groot belang dat de railrem zo goed mogelijk aansluit tegen de rail, dit kan worden bereikt door de op-hanging van de railrem zo te construeren dat de railrem enigszins draaibaar is om een horizontale as. Proeven heb-ben aangetoond dat bij een goede soepele railremophanging

de remvertraging 25 à 30% groter kan zijn dan bij de starre ophang.ing.

4. De luchtrem.

Bij de luchtrem wordt door de druk van de ~ucht in een rem cylinder een kracht uitgeoefend op een stangenstelsel waarmede een rem wordt aangetrokken. Deze rem kan be-staan uit ijzeren remblokken die tegen het loopvlak van de wielen worden gedrukt of uit remschoenen bekleed met slijt-stukken van wrijvingsmateriaal die tegen een remtrommel of remschijf gedrukt worden.

De bereikbare remvertraging is, evenals bij de elek-trische rem, slechts afhankelijk van de wrijving tussen wiel en rail. In dit opzicht zijn deze beide remmethoden volkomen gelijkwaardig.

De remkarakteristiek van een luchtrem, opgenomen bij een elektrisch tramrijtuig, is afgebeeld in afb. 2. 09. De

remvertraging bereikt geleidelijk de door de bestuurder ge-wenste waarde, als gevolg van de tijd welke nodig is voor het vullen van de remcylinders. Na het vullen van de rem-cylinders blijft de remvertraging constant met een geringe toename kort voor het tramrijtuig tot stilstand komt. Behal-ve bij het einde van de remming Behal-verloopt de remBehal-vertraging geleidelijk en zonder onaangename schokken.

.

,

3 2

,

m/uc2

I

I

I

I

I

I

I

I ~ I,..,-'" ..,-'1

o

2 3 4 5 6 1 8

Luchtrem

Afb. 2.09

I

sec.

De plotselinge verandering van de rem vertraging die op het moment waarop het tramrijtuig. tot stilstand komt op-treedt wanneer gebruik gemaakt wordt van een railrem of van een luchtrem geeft aan de passagiers de indruk dat met deze rem systemen zeer sterK kan worden geremd. Dit wordt nog versterkt door de gelijktijdig plaats vindende verande

-ring van de belasting van de ondersteuningsveren van de rij-tuigbak, waardoor een sterke slingering ontstaat.

Indien van een luchtrem gebruik wordt gemaakt kan de bestuurder door de remwerking tijdig te verminderen de bij het tot stilstand komen optredende vertragingsstoot gro-tendeels voorkomen. Bij een elektrische rE::m geschiedt dit automatisch.

De wijze waarop de lucht in de remcylinders wordt toe

-gelaten en de verschillende min of meer gecompliceerde uitvoering der remkranen zal hier niet worden beschouwd.

IIl. DE SCHAKELING VAN DE ELEKTRISCHE REM. Tijdens het gebruik van de elektrische rem is de stroom-richting in de wikkelingen der hoofdpolen normaal dezelfde als bij het rijden, er wordt n.1. gebruik gemaakt van het re-manentveld der tractiemachines dat door de rem stroom tot de gewenste waarde wordt versterkt.

In de afb. 2.02 en 2.03 is reeds aangegeven hoe de rem-schakeling op de meest eenvoudige wijze wordt gevormd. In vele gevallen worden bij de overgang van rijden naar rem-men de aansluitingen van de ankers of van de veldwikkelingen verwisseld.

De belangrijkste eigenschappen van verschillende rem-schakelingen worden besproken, zomede de gevolgen van het optreden van storingen. Dit laatste m~estal alleen voor zo-ver de storingen betrekking hebben op kortsluitingen en on-derbrekingen van anker- of veldwikkelingen der tractiema-chines.

Het kortsluiten van de ankerwikkeling van een tractie-machine heeft, indien het veld bekrachtigd wordt,. tot ge-volg dat er in de stroomketen gevormd door de ankerketen en de kortsluiting een zeer grote stroom vloeit. Het door het anker uitgeoefend remmend moment zal meestal zo groot worden dat voor de betreffende wielas de slipgrens wordt overschreden en de wielen over de rails gaan glijden. Om-dat de wrijvingsco~fficiënt tussen wiel en rail voor glijden-de wrijving lager is dan voor rollenglijden-de wrijving (zie blz.14en blz.16, heeit dit tot resultaat dat de remmende werking van de wielas belangrijk vermindert.

De omstandigheid kan zich voordoen dat, wanneer één wielas slipt en de remmende werking hiervan verminderd is,

met andere wielassen wel volledig kan worden geremd.

In-dien één of meer' wielassen slippen moet de bestuurder de remweer.siand onmiddellijk vergroten om het slippen zo vlug mogelijk te laten ophouden.

Indien de veldwikkeling van een machine is onderbroken wordt er in het anker van deze machine slechts een kleine e. m. k. opgewekt, afkomstig van het remanentveld der mag-neetpolen. Deze kleine e. m. k. doet in een gesloten stroom-keten een stroom vloeien die zo gering is dat er geen merk-bare remmende werking ontstaat. Daarom zal in het vervolg worden aangenomen dat de rem in dit geval niet werkt.

Het gevolg van een onderbreking van de stroomketen in schakeltoestellen, remweerstanden of kabels wordt alleen genoemd indien dit van belang is voor de bespreking van de betreffende remschakeling. Het is afhankelijk van de plaats waar de storing optreedt en meestal gemakkelijk af te lei-den uit hetgeen beschreven is omtrent het resultaat van het optreden van storingen bij de tractiemachines.

Hetzelfde geldt voor het optreden van aardsluitingen. De werking van de rem wordt hierdoor beperkt en soms ge-heel verhinderd.

1. De rem schakeling met twee machines. De eigenschappen.

De remscèlakelingen welke voor toepassing in railvoer-tuigen met twee machines in aanmerking komen, kunnen als volgt worden onderscheiden:

a) serieschakeling, b) parallelschakeling, c) kruisschakeling,

d) kruisschakeling met brugweerstand, e) schakeling met gescheiden remketens. al. Serieschakeling.

Indien tijdens het remmen beide machines in serie ge-schakeld zijn, dan komt de schakeling in principe overeen met afb. 2.03. Wanneer ook tijdens het rijden de machines steeds in serie geschakeld zijn (en dus de gebruikelijke se-rie-parallel-schakeling niet wordt toegepast), dan wordt de gehele schakeling zeer eenvoudig.

Bij het slippen van een wielas wordt de remmende wer-king van beide machines verminderd als gevolg van de ver-mindering van de in de stroomketen werkende e. m. k. ' s.

De eigenschappen van deze schakeling zijn verder:

Ie. Hij kortsluiting van de ankerketen van één machine treedt er in het betreffende anker een zeer grote stroom op met als gevolg een sterke remwerking en het slippen van de betrenende wielas (afb. 3.01).

Met de andere machine kan worden geremd.

Onder ankerketen wordt verstaan de ankerwikkeling met commutator, oe borstelhouders met borstels, de wikke-ling van het hulpveld en de bijbehorende verbindingska-bels.

2e. Bij kortsluiting van de veldwikkeling van één machine wordt er in het anker van deze machine geen e. m. k. op-gewekt; de andere machine blijft volledig voor het rem-men beschikbaar.

3e. Bij een onderbreking in de ankerwikkeling of in de veld-wikkeling van één machine treedt er geen rem werking op. Hetzelfde resultaat heeft het optreden van een onderbreking in de schakeltoestellen, de remweerstanden en de kabels.

1

11

Serieschakeling Afb. 3.01 bl. Parallelschakeling. I

v

Para llelschakeli ng Afb.3.02 11

Bij seriegeneratoren is een stabiel parallelbedrijf alleen mogelijk na het aanbrengen van een vereffeningsverbinding

(v in afb. 3.02). Hiermede wordt bereikt dat de richting van de stroom door de wikkeling der hoofdpolen bij beide genera-toren gedurende het remmen steeds dez.elfde blijft.

Indien bij één as de slipgrens tussen de wielen en de rails wordt overschreden, dan vermindert het toerental van de bijbehorende machine (b. v. II) en dus ook de opgewekte e. m. k. en de stroom door het betreffende anker. Het rem-mend moment zal eveneens minder worden, waardoor het slippen van de betreffende wielas wordt opgeheven.

Als de verschillen tlll'lSen de opgewekte e. m. k. I S groot zijn, dan zal de stroom in één der anker.s (b. v. II) van teken omkeren; er loopt dan in de ketens der ankers een grote stroom, ~onder dat hiermede een grote remwerking gepaard gaat. De machine I werkt als generator en de machine II als .motor.

· Onderlinge verschillen bij de karakteristieken der ma-chines, van de Ohmse weerstanden der veldwikkeling.en of van de wielbanddiameters geven aanleiding tot ongelijke stromen door de ankers en de veldwikkellngen der machines.

Kruisschakeling

Afb. 3.03

IJ

Volgens de I. E. C. voorschriften mogen de karakteris-tieken maximum

±

3% van de nominale karakteristiek afwij-ken. De voor de Ohmse weerstand van de veldwikkelingen toelaatbare afwijkingen zijn echter niet vastgelegd. In ver-band met de bij de vervaardiging der spoelen en de bij het walsen van de wikkeldraad noodz.akelijke toleranties moet hierbij rekening worden gehouden met afwijkingen van min-stens

±

3%.

De verschillen tussen de wielbanddiameters zijn geringer en bedragen niet meer dan I, 5

%.

Onder ongunstige omstandigheden kunnen de stromen door de ankers en door de veldwikkelingen der machines en dus ook de door de wielen uit te oefenen· remkrachten derma-te belangrijke verschillen vertonen, dat, wanneer er sderma-terk geremd wordt, één der assen spoedig tot slippen kan komen.

De karakteristieke eigenschappen van de parallelschake-ling z.ijn:

,de vereffeningsleiding tevens het anker van de andere machine kortgesloten. De velden worden niet bekrachtigd; in de ankers vloeit een kortsluitstroom als gevolg van de door het remanentveld opgewekte (kleine) e. m. k. Er treedt geen merkbare remwerking op.

2e. Bij kortsluiting van de veldwikkeling van één machine is via de vereffeningsleiding tevens de veldwikkeling van de andere machine kortgesloten. De velden worden niet bekrachtigd, evenals bij Ie. treedt er geen merkbare remwerking op.

3e. Bij een onderbreking in de ankerketen van één machine (1I) blijft de andere machine (I) voor het remmen beschik-baar.

De door machine I opgewekte stroom vloeit door de pa-rallelgeschakelde veldwikkelingen van I en II waardoor het veld van I wordt verzwakt. De volle remcapaciteit van de machine I wordt slechts verkregen indien de stroom door het anker groter dan normaal is, in een verhouding omgekeerd evenredig met de verzwakking van het veld. Indien de remweerstand voldoende verkleind wordt kan de toestand bereikt worden waarbij het veld van machine I verzadigd is.

De remmende werking van machine I wordt begrensd door de mogelijkheid van slippen van de bijbehorende wielas. 4e. Bij een onderbreking in de veldwikkeling van één machine

(1I) wordt er in het anker van deze machine een kleine e. m. k. opgewekt, afkomstig van het remanentveld der magneetpolen. Het anker van machine II staat parallel-geschakeld met de serieschakeling van de veldwikke-ling I en de remweerstand R. De machine I kan slechts een geringe remwerking uitoefenen, afhankelijk van de verhouding tussen de weerstanden van de machines en de remweerstand R.

cl. Kruisschakeling.

De stroom opgewekt in het anker van de machine I door-loopt de veldwikkeling van de machine II en omgekeerd (afb. 3.03).

Bij het overschrijden van de slipgrens tijdens het rem-men, b. v. door de wielas behorende bij machine 1I, wordt de bekrachtiging van het veld van machine I verminderd en als gevolg hiervan eveneens de in het anker I opgewekte e. m. k. en de bekrachtiging van het veld van 1I. Het rem-mend koppel neemt hierdoor af en het slippen vermindert.

Evenals bij de parallelschakeling' moet de bestuurder de remweerstand onmiddellijk vergroten om het slippen te doen ophouden.

Onderlinge verschillen tussen de karakteristieken der machines of van de wielbanddiameters zijn minder van in-vloed dan bij de parallelschakeling.

De karakteristieke eigenschappen van de kruisschakeling zijn:

le. Bij kortsluiting van de ankerketen van één macnine wor-den de velwor-den van beide machines niet bekrachtigd. Er treedt geen rem werking op.

2e. Bij kortsluiting v.an de veldwikkeling van één machine

worden als onder ten eerste beide velden niet bekrach-tigd en treedt er geen remwerking op.

3e. Bij een onderbreking in de ankerketen of in de veldwik-keling van een machine, in de schakelt oe stellen, kabels

of remweerstanden, treedt e.r geen remwerking op.

De kruisschakeling kan ook tot stand worden gebracht

zoals dit in afb. 3.04 is aangegeven. De eigenschappen zijn

dezelfde als die van afb. 3.03. •

Kruisschakeling (remweerstand 2- delig)

Afb. 3.04

d . Kruisschakelin met bru weerstand.

Indien de karakteristieken van de mac . eS' onderling ge-heel gelijk zijn of slechts kleine verschillen vertonen, zal er

in de brugweerstand Rb geen of slechts een kleine stroom vloeien (afb. 3.05). De eigenschappen van deze schakeling komen dan overeen met die van de zuivere kruisschakeling (afb 3.03).

Rb

R

IJ

Kruisschakeling met brugweerstand

Afb.3.0S

Bij het optreden van storingen zijn er echter verschillen

waar te nemen. De karakteristieke eigenschappen zlJn:

Ie. Bij kortsluiting van de ankerketen van één machine wordt het veld van de andere machine geontmagnetiseerd. Er treedt geen remwerking op.

2e. Bij kortsluiting van de veldwikkeling van één machine (II) wordt evenals onder ten eerste het veld van de andere machine (I) geontmagnetiseerd. In het anker van. machine II wordt geen e. m. k. opgewekt. Er treedt geen remwer-king op.

3e. Bij een onderbreking in de ankerketen van één machine (II) zal de andere machine (I), in verminderde mate, voor het remmen beschikbaar blijven. Indien n.l. zoals gebruikelijk, de weerstand van Rb ongeveer gelijk is aan de weerstand van de veldwikkeling van één machine, zal ongeveer een derde gedeelte van de in de remketen vloei-ende stroom door de veldwikkeling van machine I lopen.

4e. Bij een onderbreking in de veldwikkeling van één machine (II) wordt er in het anker van deze machine geen e. ffi. k. opgewekt. Het anker van machine II staat n'..l parallelge-schakeld met de serie-schakeling van de veldwikkeling I en de remweerstand R. De machine I kan een geringe remwerking uitoefenen, afhankelijk van de waarde van d~

remweerstaYJ.d R t. o. v. de anker- en veldweerstand van de machines.

el. Gescheiden remketens.

Het is mogelijk bij het remmen de stroomketens van de beide tractiemachines geheel te scheiden en elke machine op een remweerstand aan te sluiten. Er ontstaan dus twee remketens, ieder voor zich overeenkomstig afb. 2.03.

Door een storing in één remketen, onverschillig door welke oorzaak deze is ontstaan, wordt vanzelfsprekend de andere remketen niet beïnvloed.

Tegenover dit voordeel staat het nadeel van de meer ge-compliceerde schakelinrichting welke voor de realisering van deze uitvoering nodig is.

De bestuurder van het tramrijtuig moet er rekening mede houden dat, indien één remketen gestoord is, de te verkrij-gen rem vertraging slechts de helft is van de normaal moge-lijke rem vertraging. Indien hij dit nalaat bestaat er grote kans op overbelasting. van de overblijvende remketen en het slippen van de bijbehorende wielas.

Een overzicht van de belangrijkste van de hierboven be-schreven storingen en hun gevolgen voor remschakelingen met twee machines wordt gegeven in tabel 1, ecnter alleen voor zover de storing slecnts bij één machine optreedt,

Kortslui- Onderbre~ing

ting van van

anker- vela· anKer-

velO-Remschakeling Afb. keten wikke- keten

wik-ke- ke-ling ling n g s n g s n g s n g s a. Serieschakeling 3.01 1 - 1 1

-

-

- - -

-

-b. Parallelschakeling 3.02

-

- -

- - -

1

-

-

- -

-c. Kruisschakeling

~ ~:8~

- -

- - - -

-

- -

-

-

-d. Kruisschakeling met brugweerstand 3.05 - - -

-

-

-

-

1 -

-

-

-e. Gescheiden re mke-tens 1 - - 1 -

-

1 -

-

1 -

-n: Aantal machines dat voor het remmen beschikbaar is.

g: Aantal machines dat !gotendeels voor het remmen beschikbaar is.

2. De rem schakeling met twee machines. De uitvoering.

Voor de keuze van een rem schakeling zijn niet alleen de

. bovengenoemde eigenschappen van belang; er moet' bovendien terdege rekening worden gehouden met de wijze waarop de overgang van de rij schakeling naar de remschakeling plaats vindt. Elk schakelcontact in de stroomketen vormt een plaats met verhoogde weerstand en kan de oorzaak van een storing zijn, en wel in het bijzonder bij het remmen. Het is van groot belang het aantal schakelaars in de remketen zoveel mogelijk te beperken.

Voor de verschillende schakelingen zal nagegaan worden hoeveel schaltelcontacten nodig zijn, waarbij een onder-scheid gemaakt wordt tussen de contacten welke met stroom en welke zonder stroom schakelen .

. al. Serieschakeling (afb. 3.06).

bl

- --"J..--~-

--... -~ "l"--I I I I I I I I ~ I I I I. • I . o- __ J ~ Rijrichting- en motorgroep-wals ~ Rij - rem - wals

B : Hoofdschakelaar remmen en rijden R : Remweerstand Rs : Weerstand voor

remsolenoïde

Serieschakeling (hoof dstroomcontroller)

Om de remketen tot stand te brengen zijn nodig: le. Eén belastingschakelaar (B).

2e~ Zes stel contacten op de rijrichting- en motorgroepwals (rmll - rm12 - rm13 - rm2l - rm22 - rm23). Bij de overgang van rijden naar remmen, of omgekeerd, wordt de stand van deze contacten niet gewijzigd.

3e. Drie stel contacten op de rij-rem-wals (bl - b2· - b3}. Bij de overgang van rijden naar remmen worden

hierme-de hierme-de nodige verbindingen gewijzigd (0. a. hierme-de aansluitin-gen van de ankers verwisseld).

De contacten op de rij-rem-wals zijn normaal niet ge-schikt voor het sluiten of onderbreken van stromen; het schakelen moet dus plaats vinden bij geopende stand van,

de hoofdschakelaar B.

Aan de weerstand Rs wordt een electromagneet (gewoon-lijk remsolenoïäe genoemd) parallel geschakeld. Een ge-deelte van de rem stroom vloeit door de wikkeling van de-ze electromagneet met het gevolg dat een mechanische

rem in werking wordt gesteld waarmede niet aangedreven assen worden geremd.

Op de aansluitklemmen van de weerstand Rs kan een rem solenoïde worden aangesloten waarmede een mecha-nische rem op de assen van een aanhangrijtuig in wer-king kan worden gesteld. In de leiding naar de remsole-norde komen contactdozen en een koppelkabelvoor. Om-dat de beweeglijke koppelkw.bel meer aanleiding tot sto-ringen zal geven dan de vaste, in kabelkanalen opgeslo-ten, leidingen is het noodzakelijk één. klem van de weer-stand Rs met de aarde te verbinden. Een aardsluiting in een koppelkabel of contactdoos heeft dan geen of vrijwel geen invloed op de stroom in de remketen.

In de schakelingen van afb. 3.06 en volgende is de

onder-linge stand van het anker met de borstels en de

hoofdveld-,wikkeling op de gebruikelijke, vereenvoudigde, wijze gete-kend, in tegenstelling met de bij de principeschema' s ge-vólgde methode.

bl. Parallelschakeling.

In afb. 3.07 is 'een rem schakeling getekend voor een hoofdstroomcontroller waarmede tijdens het remmen de machines parallel geschakeld worden, en tijdens het rijden de gebruikelijke serie-parallel-schakeling toegepast wordt (zie ook afb. 3.02). Enkele, alleen bij het rijden noodza-kelijke, verbindingen zijn met strèeplijnen aangegeven. Het is natuurlijk mogelijk de machines en de weerstanden op an-dere wijze te groeperen, zonder dat dit invloed heeft op de remwerking. Het aantal schakelaars wordt hier vrijwel niet door beïnvloed. Er is naar gestreefd,en de reden hiervoor zal later verklaard worden, om één aansluitklem van de

veldwikkelingen der machines bij het remmen met de aarde te verbinden en om de aansluitingen aan de veldwikkelingen

bij de overgang van ,remmen naar rijden, en omgekeerd, niet

te verwisselen.

M'

M2 r---I I I I I I I I I I I I I nn2' 8 ---.. ___ .L- ... _~ ~~-,...-I

I

I I I I I I I I

T~

I I I I I I I I I I I ---~

gRi;;Chting-e ... motorgroepwals Mt-h2Mot,orgroepschakelaars ___ Rij- rem-wals S :s.iaschakalaar ___ R :fWmN .. rstancl

T : Hoofdschake_ rijden Rs : w.rstancl \lIIOI' ~e

B : HoofcbcNkalar rtm'IWI

"fb. 3. 01 Parallelschakeling Choofdstroomcontrollerl Voor de schakeling van afb. 3.07 zijn nodig: Ie. Drie belastingschakelaars (B - MI - M2).

2e. Zeven stel contacten op de rijrichting- en

motorgroep-wals (rmll - rmI2 - rmI3 - rm2I - rm22 - rm23 - rm

24).

3e. Vijf stel contacten op de rij-rem-wals (b11 - bI2 - bI4 - b2I - b22).

cl. Kruisschakeling.

Een remschakeling bij toepassing van een hoofdstroom-controller, geschikt voor een kruisschakeling tijdens het remmen en serie - parallel- scnakeling tijdens het rijden

is getekend in afb. 3.08 (met weglating van de -. -. -. -.

ver-binding).

I

1

11

Cyclische kruisschakeling

Afb.3.09

T2 te openen en de schakelaars B1 en B2 te sluiten, hetgeen wel zeer eenvoudig is.

---~---,- ' -~-.,..--~- rm11 I I I I

:-t!

_L-o~ 81 rm12 ~ Rijrichting - en motorgroepwals 1 _rm13

r----I I T2 I

-o,-J

T1- T2 : Hoofdschakelaars rijden R :Remweerstand

81-82 : Hoofdschakelaars remmen Rs: Weerstand voor remsolenoïde

Cyclische kruisschakel ing (hoofdstroomcontroller )

Afb.3.10

Er zijn dus nodig:

Ie. Twee belastingschakelaars (BI en B2).

2e. Zes stel contacten op de rijrichting- en

motorgroep-wals (rm11 - rm12 - rm13 - rm21 - rm22 - rm23). Uit afb. 3.10 volgt dat het met de aangegeven schakel-contacten niet mogelijk is een remketen te vormen als één machine buiten bedrijf gesteld is. Indien dit wel gewenst wordt moet het aantal schakelcontacten worden vergroot.

Indien de schakeling tot stand wordt gebracht met elec-tropneumatische of electromagnetische schakelaars, worden meestal afzonderlijke rijrichting - schakelaars en. motor-groepschakelaars toegepast, waardoor het onder ten tweede genoemde aantal contacten toeneemt tot acht (zie afb. 3. 11).

-::~:=- Bl C--r __ -'> mll I I I I :~ L.-o m22 r22

-e-

Rijrichtingschakelaar Tl- T2 : Hoofdschakelaars rijden 81-82; Hoofdschakelaars remmen rll 1 r12 m12 r-- --I I

~:

~ ..J m21 _ Motorgroepschakelaar R : Remweerstand

Rs : Weerstand voor remsolanciidli Cyc lische kruisschakeli ng (stuurstroomschakeling)

Afb.3.11

Op de rijrichtingschakelaar komen de contacten r11 - r12 - r21 en r22; op de motorgroepschakelaar de contact.en m11 - m12 - m21 en m22.

In afb. 3. 11 worden, in tegenstelling met de fot dusverre beschreven schakelingen, voor het veranderen van de rij-richting de aansluitingen aan de hoofdveldwikkelingen ver-wisseld. Bij de constructie van de rijrichtingschakelaars kan dan rekening gehouden worden met een relatief gering spanningsverschil tussen de bij eenzelfde machine behorende contacten (r11 en r12, resp. r21 en r22). Deze overwe-ging geldt niet voor de schakelingen met hoofdstroom con-trollers (afb. 3.10 e. d.) omdat hier tus.sen op de

rijrich-ting- en motorgroepwals voorkomende en bij eenzelfde ma-chine behorende schakelcontacten wel een groot

spannings-verschil kan optreden (b. v. tussen rmll en rm12).

Het omschakelen van de rijrichtingschakelaar vindt op

electropneumatische resp. electromagnetische wijze plaats; de motorgroepschakelaar wordt meestal met de hand

omge-zet.

In enkele gevallen wordt bij tramrijtuigen welke voor-zien zijn van een electropneumatische of

electromagne-tische schakeling een hoofdstroom-rijrichting- en

motor-groepwals aangebracht, deze wordt uitgevoerd als een schakel-wals van eenhoofdstroomcontroller .

Dit moet worden ontraden. Eén van de voordelen van de stuur stroom schakeling, n.1. dat er geen zware kabels naar de controller behoeven te worden gevoerd, gaat verloren. Een bezwaar is dat met hetzelfde schakeltoestel (de controller)

schakelingen moeten worden tot stand gebracht die totverschil

-lende stroomkringen behoren en op stroombronnen met zeer verschillende spanningen en vermogens zijn aangesloten.

Voor een hoofdstroomcontroller waarbij het rijden de se-rie-parallel-schakeling wordt toegepast komt de schakeling van afb. 3.12 in aanmerking. Het veranderen van de riirichting

-::2:=-<r~~=-;Tl

~~tQJrml : rmll B3 rm12 5 1 rm13 rm2 P 1Olo"""o.. --~ I

0---1

---o~---I I I rm23

---e-

Rijrichting - en motorgroepwals T1- T2 : Hoofdschakelaars rijden 81-B4 :Hoofdschakelaars remmen 5 :Serieschakelaar I B2 : rm2' I I "'-1!B!:t-'-- - - --_.J P :Parallelschakelaar R : Remweerstand

Rs: Weerstand voor remsolenoide Cyc l ische kr ui s schakeli ng (hoofdstroomco ntroll er)

Afb.3.12

vindt plaats door de aansluitingen aan de ankers te verwisselen

de veldwikkelingen blijft steeds dezelfde. Machine I kan worden

uitgeschakeld met de contacten rmll en rm13, machine IImet rm2l en rm23. Er zijn nodig:

Ie. Vier belastingschakelaars (BI - B2 - B3 - B4).

2e. Zes stel contacten op de rijrichting- en motorgroepwals (rml! - rm12 - rm13 - rm2l - rm22 - rm23).

Voor de rijschakeling zijn bovendien nog nodig:

Ie. Vier belastingschakelaars (Tl - T2 - S - Pl.

2e. Twee stel contacten op de rijrichting-en motorgroepwals (rml - rm2).

Bij een electropneumatische ofelectromagnetische scha-kelinrichting zal de schakeling van afb. 3. 13 worden toegepast. Het veranderen van de rijrichting vindt hierplaatsdoorhet ver-wisselen van de aansluitingen aan de veldwikkelingen (rIl en r12, resp. r2l en r22). Een machine kan buiten bedrijf

ge-steld worden door de stuurstroom van de bijbehorende

schake-laars te onderbreken. Voor machine I zijn dit de schakelaars

Tl, S en MI; de 'schakelaar T 2 moet dan worden ingeschakeld.

~~~~~.:

r

T2

-rTl

81 r12 Ml \r--t!J&-.-- -- - ... y---I I I I I I I I I I I I I I I I

---~---

--

-I I I I I I r22 L ____ .~~ .... ~ Rijrichtingschakalaar Tl- T2 :Hoofdschakelaars rijden 81-84 ; Hoofdschakelaars rammen Ml- M2,Motorgroapschakelaars 82 : M2 I _____ ... J S ;Seriaschakelaar R :RamWlHlrstand

Rs:Weersland voor ramsolanoida Cyclische kruisschakeling (stuurstroomschakelingl

Afb. 3.13

Het is gewenst in dit geval eveneens de stuur stroom van de rem-schakelaars BI

ti

m B4 te onderbreken.

Voor de rem schakeling zijn nodig:

Ie. Vier belastingschakelaars (BI - B2 - B3 - B4).

2e. Vier stel contacten op de r~jrichtingschakelaar(rll-

r12-r2I - r22).

Voor de rij schakeling zijn bovendien nog vijf belasting-schakelaars nodig (Tl - T2 - S - MI - M2).

Bij railvoertuigen met twee machines, die in den regel tot de kleinere typen behoren, zal bij het rijden de

serie-parallel-schakeling met brugovergang zelden worden toegepast. Het aantal schakelaars dat hiervoor nodig is volgt uit het aantal dat nodig is voor de overeenkomstige remschakelingen met vier machines.

dl. Kruiss~hakeling met brugweerstand.

De kruisschakeling met brugweerstand kan tot stand worden gebracht zoals in afb. 3.08 is aangegeven indien de -. -. -.-. verbinding wordt aangebracnt.

Er zijn nodig:

Ie. Drie belastingschakelaars (B - MI - M2).

2e. Zeven stel contacten op de rijrichting- enmotorgroepwals (rmll - rm12 - rm13 - rm21 - rm22 - rm23 - rm24). 3e. Vijf stel contacten op de rij-rem-wals (bIl - b12 - b14

b21 - b22).

Er kan geenbrugweerstand worden aangebracht bij cycli-sche kruisschakelingen.

el. Schakeling met gescheiden remketens.

PemschakeHngenmet gescheiden remketens, voor twee ma-chines, zijn gegeven in de afb. 3. 14

ti

m 3. 17. Bij het rijden wordt de gebruikelijke serie-parallel-schakelingtoegepast, in de afb. 3.16 en 3.17 met brugovergang.

---fi:2t-Rijrichting- en motorgroep~als _ _ _ Rij - rem - wals

T1- T2 :Hoofdschakelaars rijden

81- 82: Hoofdschakelaars remmen S : Serieschakelaar P : Parallelsc hakelaar R1-R2 :Remweerstandan

Rs :Waerstilnd voor remsolenoïde

Afb.3.14 Gescheiden remketens

r---I I I _~_J MI ~S 84 I ~ Rijrichtingschakelaar Tl-T2 :Hoofdschakelaars rijden BFB4: Hoofdschakelears remmen Ml-M6: Motorgroepschakelaars 5 :Serieschakelaar P :Parallelschakelaar Rl- R2:Remweerstanden

Rs :Weerstand voor remsolenciide

Afb.3.15 Gescheiden remketens (stuurstroomschakeling )

Een rem schakeling voor een hoofdstroomcontroller is gete-kend in afb. 3. 14.

Er zijn nodig:

Ie. Drie belastingschakelaars, éénin de remketen van machine I en twee in de remketen van machine II (BI - B2 - P). 2e. Zes stel contacten op de rijrichting- en motorgroepwals,

drle stel in elke remketen (rml! - rm12 - rm13 - rm21 - rm22 - rm23),.

3e. Vier stel contacten op de rij-rem-wals, twee stel in elke remketen (bl! - b12 - b21 - b22).

De weerstand voor de remsolenoïde, Rs, die tot beide stroomkringen beho~rt, moet zeer solide geconstrueerd zijn en bestaan uit ten minste twee parallel- geschakeldeweerstanns-takken. De verbindingen van deze weerstand naar de overige toestellen moet bestaan uit twee parallel geschakelde kabels, met afzonderlijke kabelschoenen en bevestigingsbouten. De rij-rem-weerstand bestaat uit twee delen.

Indien de weerstand Rs alleen in de remketen van machine II wordt opgenomen is in iedere remketen slechts één

met Rs overeenkomende weerstand. De schakelaar P kan niet

vervallen en wordt alleen gebruikt om een punt van de remketen

van machine I met aarde te verbmden.

:~:~~;: ~Rijrichting - an motorgroapwals _ _ _ Rij-ram-wals Tl- T2 : Hoofdschakelaars njdan Bl- B3 : Hoofdschakelaars remmen S : Serieschakelaar P : Parallelsc hakelaar BR : Brugschakelaar Rl- R2 : Remwaerstandan

Rs :Weerstand voor remsolanoide

Rv : Vereffeningsweerstand

Afb.3.16 Gescheiden remketens (hoofdstroom.

controller. rijden met brugovergang )

Voor het rijden zijn bovendien nodig:

1e. Drie belastingschakelaars (Tl - T2 - S).

2e. Eén stel contacten op de rijrichting- en motorgroepwals (rml).

Voor een electropneumatische of electromagnetische scha-kelinrichting komt de schakeling \ran afb. 3. 15 in aanmerking.

Er zijn nodig:

1e. Zeven belastingschakelaars, drie in de rem keten van

ma-chine I en vier in de remketen van machine II (B1 - B2 - B 3

- B4 - M1 - M2 - P).

2e. Vier stel conta€ten op de rijrichtingschakelaar, twee stel

Voor de constructie van de weerstand R s gelden dezelfde over-wegingen als bij de schakeling van afb. 3.14. Ook hier is h€!t, op dezelfde wij ze., mogelijk het aantal belastingschakelaars in de remketen van machine II met één te verminderen.

Voor het rijden zijn bovendien zeven belastingschakelaars nodig (Tl - T2 - M3 - M4 - M5 - M6 - S).

De schakeling met brugovergang tijdens het rijden wordt voor een hoofdstt'oomcontroller zoals in afb. 3.16 is getekend. Er zijn nodig:

Ie. Drie belasting schakelaars (BI - B2 - B3). In elke remketen komt één belastingschakelaar; met de schakelaar B3 wordt alleen een punt van de rem keten van machine I met de aarde verbonden.

2e. Zes stel contacten op de rijrichting- en motorgroepwals,

in elke remketendrie stel (rmll - rm12 rm13 rm21 -rm22 - rm23). 82 85 :~:~~;~ Fl---~;~-

--

---

---~T2 " .

{M3

Bl I I I I I I I I : 8R R2 ~---:-0"-0-,...-- ---~s ,

i

I :

:

I I I I I I I I

~M5

83 ___ ..J I I I I I I I Rv I I I I I ________ -l I

lP

l

--fi2T-Rijrichtingschakelaar Tl- T3 :Hoofdschakelaars rijden 81-85: Hoofdschakelaars remmen Ml-M5: Motorgroepschakelaars S : Serieschakelaar P : Parallelschakelaar BR : Brugschakelaar Rl-R2 : Remwearstanden

Rs : Weerstand voor ramsolenoïde ~v : Vereffeningsweerstand .

r22

Afb.3.17 Ge:;cheiden ramkatens (stuurstroom -schakeling. rijden mat brugovergang)

H oofdstIoomcon tIollers.

Aantal Aantal contacten belas- op

Remschakeling Afb. ting-~ rijrich- rij-schake- ting- en remwals laars

motor-groep wals

a Serieschakeling 3.06 1 6 stel 3 stel

b Parallelschakeling 3.07 3 7 stel 5 stel c Kruisschakeling 3.08 3 6 stel 4 stel

Cyclische schakeling. rijden met machines parallel

ge-schakeld 3.10 2 6 stel

-Cyclische schakeling. rijden

met serie-parallel-schakeling 3.12 4 6 stel

-d Kruisschakeling met

brugweer-stand 3.08 3 7 stel 5 stel

e Schakeling met gescheiden

remketens 3.14 3 6 stel 4 Hel

( 1 3 stel 2 stel

per Stroomkring ₍ 2 3 stel 2 stel scnakeling met gescheiden

remketens. rijden met

serie-parallel-schakeling met

brug-overgang 3.16 3 6 stel 4 stel

per stroomkring ( _~') 3 stel 2 stel

( _{3 stel 2 stel}

-') _{Waarvan één schakelaar niet in de remketen . deze dient voor} het aarden van de rernketen.

.._.

Stuurstroom-schakelinrichtin~.

Aantal Aantal contacten

belas- op

Remschakeling Afb. ting- rlJrlch-

motor-schake- ting- _groer

laars schak scha

e-laar laar

.

c Kmisschakeling

Cyclische schakeling, rijden met machines-parallel

ge-schakeld 3.11 2 4 stel 4 stel

Cyclische schakeling, rijden

met serie - parallel- schakeling 3.13 4 4 stel

-e Schak-eling m-et g-esch-eid-en

remketens 3.15 7 4 stel

-per stroomkring ~ 4 ₃ 2 stel _{2 stel}

-

-Schakeling met gescheiden remketens , rijden met serie-parallelschakeling met bmg-3.17 7 4 stel overgang

-per stroomkring ~ 4·) 2 stel

-3 2 stel

-*) Waarvan één schakelaar niet in de remketen, deze dient voor

het aarden van de remketen. Tabel 3.

3e. Vier stel contacten op de rij-rem-wals, in elke rem keten twee stel (bU - b12 - b2l - b22).

De weerstand Rs is alleen in de remketen van machine II opgenomen, in de remketen van machine I komt een hierme-de overeenkomenhierme-de vereffeningsweerstand Rv.

Voor het rijden zijn bovendien vijf belastingschakelaars nodig (Tl - T2 - S - P - BR).

Afb. 3.17 geeft de schakeling met brugovergang bij het rij-den voor eenelectropneumatische of electromagnetische scha-kelinrichting. Er zijn nodig:

Ie. Zeven belasting schakelaar s (BI - B2 - B3 - B4 - B5 - MI - M2). In elke remketen komen drie belastingschakelaars, de schakelaar B5 verbindt een punt van de rem keten van machine I met de aarde.

2e. Vier stel contacten op de rij richtingschake laar , twee stel in elke remketen (rU - r12 - r2l - r22)

De weerstand Rs wordt weer in de remketen van machine aangebracht, de vereffeningsweerstand Rvin de remk.eten van machine Il

Voor het rijden zijn bovendien nog negen belastingschake-laars nodig (Tl - T2 - T3 - M3 - M4 - M5 - S - P - BR).

In tabel 2 is een overzicht gegeven van de bij remschake-lingen met twee machines en hoofdstroomcontrollers nodige

schakelcontacten. Voor stuurstroom -schak~linrichtingen is ditzelfde voor de belangrijkste schakelingen in tabel 3 gedaan.

Hierbij moet in aanmerking worden genomen dat op àe richting- enmotorgroepwals, op de rem-wals enop de rij-richtingschakelaar l10rmaal telkens twee in serie geschakelde contactovergangen voorkomen. In enkele gevallen wordt één contactovergang vervangen door een soepele verbinding. .

Uit de tabellen 2 en ::s volgt dat voor de cyc.uscne KrUlS-schakelingen het aantal schakelcontacten geringer is d~ bij de overige schakelingen. Bij de schakeling met geschelden rem ketens is het aantal schakelcontacten per stroomketen be-langrijk minder dan voor een volledige stroomketen bij de ande-re ande-rem schakelingen nodig is.

3. De remschakeling met vier machines. De eigenschappen.

De rem schakelingen welke in aanmerking komen voor toe-passing in spoor- en tramrijtuigen met vier machines kunnen als volgt worden onderscheiden:

a) serieschakeling, b) parallelschakeling, c) serie-parallelschakeling,

d) kruisschakeling,

e) kruisschakeling met brugweerstand,

f) schakelingen met gescheiden remketens. Deze kunnen als volgt worden onderverdeeld:

fl)schakeling met vier remketens, elk met één machine, f2)schakeling mettwee remketens, elk met twee machines

in parallelschakeling,

f3)schakeling met twee remketens, elk met twee machines in kruisschakeling.

De gevolgen van het optreden van storingen worden op de-zelfde wijze besproken als bij de rem schakelingen met twee ma-chines.

al. Serieschakeling.

De eigenschappen van de remschakeling waarbij vier machi-nes in serie geschakeld zijn komen in principe overeen met de eigenschappen van deze schakeling voor twee machines.

Bij het slippen van één wielas wordt de waarde van de in de bijbehorende machine opgewekte e. m. k. belangrijk kleiner. De som van de in de stroom keten werkende e. m. k. ' s en dus ook de in de keten vloeiende stroom nemen naar verhouding veel min-der af. De verzadiging van het magneetveld min-der machines bij grote rem stromen heeft tot gevolg dat een vermindering van de bekrachtigingsstroom slechts een geringe invloed heeft op de sterkte van dit magneetveld. Het is te verwachten dat de ver-mindering van het remmend koppel der machines niet voldoende is om het slippen van de betreffende wielas op te heffen. Inte-gendeel is het mogelijk dat de bestuurder, bemerkende dat de rem niet de door hem, gewenste vertraging geeft, meer rem-weerstand uitschakelt en daardoor de rem stroom vergroot. Omdat de remmende werking nu in hoofdzaak door drie machi-nes wordt uitgeoefend, bestaat er een grote kans dat een tweede wielas tot slippen komt en de werking van de rem nog verder vermindert.

De eiger:.schap van het gemakkelijk tot slippen komen van één of meer wielassen, zonder dat de neiging bestaat het slip-pen op te heffen, en de kans op storing, maken dat deze scha-keling niet voor toepassing in aanmerking komt.

De tijdens het "rijden" gebruikelijke serie-parallel-schake-ling maakt de overgang van rijden naar rem~en voor een (rem) serieschakeling niet eenvoudiger dan voor een (rem) serie-parallelschakeling of een kruisschakeling.

De eigenschappen van de schakeling zijn verder:

Ie. Bij kortsluiting van de ankerketen van één machine treedt er in het betreffende anker een zeer grote stroom op met als gevolg een sterke remwerking ell het slippen van de

betreffende wielas. .

2e. Kortsluiting 'van de veldwikkeling van één machine heeft 'tot gevolg dat er in het anker geen e. m. k. wordt opgewekt;

de andere machines blijven volledig voor het remmen be-schikbaar.

3e. Bij een onderbreking inde ankerketen ofin de veldwikke-ling van één machine of in een ander gedee lte van de rem-keten treedt er geen remwerking op.

b). Parallelschakeling.

Een stabielparallelbedrijf van vier seriegeneratoren is al-leen mogelijk na het aanbrengen van een vereffeningsleiding waarmede de ankers en de veldwikkelingen onderling parallel geschakeld worden. Zoals reeds bij de parallelschakeling van twee machines is besproken, treden ertussende machines ver-effeningsstromen op als gevolg van de onderlinge verschillen der karakteristieken, van de weerstanden der veldwikkelingen en van de wielbanddiameters.

De parallelschakeling van vier machines heeft geen practi-sche betekenis en wordt niet toegepast. De eigenschappen van de schakeling en de gevolgen van het optreden van storingen, die hier niet verder worden behandeld, zijn gemakkelijk af te leiden uit hetgeen hieromtrent voor de remschakeling met twee machines is medegedeeld.

cl.

Serie-parallelschakeling.

Er wordt onderscheid gemaakt tussen:

cl. de parallelschakeling van de in serie geschakelde ma-chines (afb. 3.18) en

11

IV

Serie - parallel- schakeling

Parallelschakeling van in serie geschakelde

machines Afb.3.18

c2. de serieschakeling van parallelgeschakelde machines

(afb. 3. 19).

Serie -parallel - schakeli ng

Serieschakeling van parallel geschakelde machines

Afb.3.19

In beide schakelingen kan als gevolg van toelaatbare onder-linge verschi-llen van de karakteristieken der machines, de weerstand der veldwikkelingen en de wielbanddiameters, een belangrijk verschil ontstaan tussen de in de parallelgeschakel-de ankers lopenparallelgeschakel-de stromen en dus ook tussen parallelgeschakel-de door parallelgeschakel-de machi-nes uitgeoefende remkrachten. Op blz. 22 is dit besproken voor een schakeling met twee machines.

cl. De parallelschakeling van in serie geschakelde machines (afb. 3. 18) .

De karakteristieke eigenschappen van deze schakeling zijn: Ie. Bi.i kortsluiting van de ankerketen van één machine (U) treedt er in het anker een zeer grote stroom op met als

gevolg een sterke rem werking en het slippen van de betref-fende wielas. In de stroomketen van de ankers zal een sterke vereffeningsstroom optreden, de machines I en III werken als generator, de machine IV als motor.

De machines I en III blijven voor het remmen beschikbaar, de grote stromen in de ankers van deze machines en de

'sterke remmende koppels welke hiervan het gevolg zijn ge-ven spoedig aanleiding tot het slippen van de bijbe horende wielassen.

2e. De kortsluiting van de veldwikkeling van een machine (Il) heeft tot resultaat dat er in het anker van deze machine geen spanning wordt opgewekt. De stroom in de veldwikkeling van machine IV wordt het tweevoud van de stroom door de veldwikkelingen van de machines I en Ill.

Zolang de machines in het gebied werken waar een lineair verband bestaat tussen de stroom in de veldwikkeling en de flux z.al de in het anker van machine IV opgewekte e. m. K. nagenoeg het tweevoud zijn van de e. m. k. I s die in elk der

ankers vande machines IenlIlwordenopgewekt.lndeke-ten der ankers zal een geringe stroom vloeien. Met de ma-chines I, III enIV kan worden geremd de door machine IV uitgeoefende remkracht is ongeveer gelijk aan de rem-kracht van de machines I of lIl.

Indien de stroom in de rem keten groter wordt en het line-aire verband tussen veldstroom en flux niet meer bestaat zal tie vereffeningsstroom in de keten der ankers toene-men. De stroom in het anker van machine IV en dus ook de remwerking van deze machine zal relatief verminderen. Tenslotte ontstaat de toestand waarbij de richting van de stroom in de ankerketen van machine IV omkeert en ma-chine IV als motor gaat werken.

3e. Een onderbreking in de ankerketen van é.§n machine (Il) heeft tot gevolg dat alleen de tot de andere motorgroep be-horende machines (I en UI) voor het remmen beschikbaar zijn. De remstroom vloeit door de parallel geschakelde veldwikkelingen waardoor het veld van de machines I en III wordt verzwakt, afhankelijk van de verzadiging van het magneetveld van deze machines. Het is mogelijk de norma-le remcapaciteit van de machines I en III te verkrijgen door de stroom door de ankers te vergroten in een verhouding die omgeKeerd evenredig is met de verzwakking van het veld. 4e. Bij een onderbreking in de veldwikkeling van één machine (II) wordt er in de ankers van de machines U en IV geen e. m. k. opgewekt. De ankers van de machines Il en IV staan parallel geschakeld met de serieschakeling van de veldwik-keling van de machines Ien III ende remweerstand R. De machines I en III kunnen slechts een geringe remwerking uitoefenen, welke afhankelijk is van de verhouding tussenèe weerstanden der machines en de remweerstand R.