Elektrische Bremsen

[jadefalcon]

Vielleicht könnt ihr mir mal wieder bei ein paar Technikfragen helfen .

Meiner Kenntnis nach gibt es ja verschiedene Typen von elektrischen Bremsen, die auf Tfz zum Einsatz kommen. Wie aber muss ich mir...


a) eine fremderregte Widerstandsbremse vorstellen? Verwendet diese nicht die Fahrmotoren, um Widerstand zu erzeugen, anders als z.B. eine Rekuperationsbremse?


b ) Benötigt im Gegensatz dazu eine fahrdrahtunabhängige elektrische Bremse (wie auf der 139) Permanentmagnetmotoren, oder wird allein durch die Drehung des Rotors innerhalb des Motors ein elektromagnetisches Feld erzeugt (ähnlich wie beim Dynamo am Fahrrad)?



Dank euch schon mal im Voraus!

[Electron]

Hallo,

Vielleicht könnt ihr mir mal wieder bei ein paar Technikfragen helfen .

schaun wir mal

Wie aber muss ich mir...
a) eine fremderregte Widerstandsbremse vorstellen? Verwendet diese nicht die Fahrmotoren, um Widerstand zu erzeugen, anders als z.B. eine Rekuperationsbremse?

hm, das "fremderregt" bezieht sich meiner Meinung auf die Statorwicklung der Motoren , welche eigenständig gespeist werden (->Nebenschlußmotor) und so ein Magnetfeld erzeugen.
Was dann mit der in den Rotorwicklungen erzeugten Energie geschieht, definiert den Typ der Bremse:
eine Widerstandsbremse "verbrät" sie in Widerständen, eine Rekuperationsbremse richtet die Spannung so um, daß sie wieder ins Stromnetz eingespeist werden kann.

b ) Benötigt im Gegensatz dazu eine fahrdrahtunabhängige elektrische Bremse (wie auf der 139) Permanentmagnetmotoren, oder wird allein durch die Drehung des Rotors innerhalb des Motors ein elektromagnetisches Feld erzeugt (ähnlich wie beim Dynamo am Fahrrad)?

hm, wie's bei der 139 ist weiß ich jetzt nicht genau, aber ich würd auf Batterien tippen, die die Statorwicklung speisen. Permanentmagnetmotoren bei diesen Leistungen wären IMHO zu schwer. (so funktionierts z.B.bei einigen französischen Lokomotiven und auch beim TGV Sud-Est)


Gruß,
Tobias

[jadefalcon]

Jo, das ist doch schon was . Nebenschlussmotor...hm, Reihenschlussmotoren sind mir ein Begriff...also sind die Begriffe vermutlich verwandt *g* .

Batterien...wäre ´ne Idee...einerseits weiß ich zwar nicht, wie diese (im elektrischen Sinne) dimensioniert sein müssten, um die E-Bremse auch mit abgelegtem Bügel speisen zu können, aber da eine E-Lok ja normalerweise nie sehr lange abgebügelt fährt...

[sbahnfan]

Wie macht man das eigentlich, dass die Fahrmotoren einerseits Strom verbrauchen und das Fahrzeug beschleunigen können und andererseits Strom erzeugen und das Fahrzeug abbremsen können? Mit was funktioniert man die Motoren um?

Übrigens: Wenn man am Bahnsteig steht und ein 101-bespannter Zug fährt ein, dann hört man von der 101 ein tiefes abwärtssingendes Geräusch, meines Wissens die Fahrmotoren, die gerade abbremsen. Bei der 120 oder 401/402 hört man das nicht, und dabei bremsen die doch auch mit den Fahrmotoren, oder?

[jadefalcon]

Soweit ich weiß, ja - wobei ich mir vorstellen könnte, dass die Motorgeräusche gerade beim 401/402 und auch der 120 größtenteils durch den Lüfterlärm übertönt werden.

[Wildwechsel]

Wie macht man das eigentlich, dass die Fahrmotoren einerseits Strom verbrauchen und das Fahrzeug beschleunigen können und andererseits Strom erzeugen und das Fahrzeug abbremsen können? Mit was funktioniert man die Motoren um?

Viele physikalische Vorgänge lassen sich umkehren, so auch hier: Schickt man in einen Elektromotor Strom rein, "kommt Bewegung raus", schickt man Bewegung rein, kommt Strom raus. Im Prinzip sind Elektromotor und Dynamo zwei identische Dinge. Unterschiede zwischen beiden gibt es lediglich, wenn man das Ding, das sowohl Motor als auch Dynamo ist, für einen Haupteinsatzzweck optimiert, d.h. wenn es ein Motor sein soll, baut man ihn irgendwie so dass die Eigenschaften als Motor auch die besseren sind und umgekehrt. Und das "irgendwie" kann jetzt vielleicht noch jemand erklären, der sich etwas besser mit der Materie auskennt.

[Flok]

Die E-Bremse beim 401/402 ist sogar extrem laut! Wenn du an der Strecke stehst oder wohnst, und wenige Kilometer danach folgt ein Bahnhof, kannst du die volle Geräuschentwicklung der Bremse hören. Dieses Geräusch lässt je nach Fahrzeug früher oder Später im niedrigen Geschwindigkeitsbereich nach.
Wann das die 101 & co machen, weiß ich nicht genau, da ich keine Ausbildung auf diesen Fahrzeugen habe. Aber , beim 420 (hat ja auch eine E-Bremse) fällt die elektrische Bremskraft ab ca. 55 km/h bis kurz vor Stillstand des Fahrzeuges stetig ab. Zu Erhaltung der gewünschten Bremskraft wird dann die Druckluftergänzungsbremse dazugenommen, die ja relativ geräuschlos ist. Der 423 nutzt die E-Bremse besser, sogar bis ganz ganz kurz vor Stillstand.

Achja, fast vergessen: die 120 ist tatsächlich etwas leiser als ihre Kollegen.

[Daniel S]

b ) Benötigt im Gegensatz dazu eine fahrdrahtunabhängige elektrische Bremse (wie auf der 139) Permanentmagnetmotoren, oder wird allein durch die Drehung des Rotors innerhalb des Motors ein elektromagnetisches Feld erzeugt (ähnlich wie beim Dynamo am Fahrrad)?

Ich kenne mich zwar bei Lokomotiven nicht so gut aus, aber wenn ich nicht gerade einen Knick in der Denke habe, brauche ich für eine elektrische Bremse gar keine Stromspeisung.

Stell Dir mal einen simplen Gleichstrom-Elektromotor vor. Du hast zwei Drähte. "Pumpst" Du Energie hinein, dreht sich der Motor, vertauscht Du die Polung, dreht sich der Motor andersrum. Drehst Du den Motor an der Achse, kannst Du an den beiden Drähten auf der Rückseite eine Spannung messen (z. B. eine LED an die Kontakte eines Lego-Technik-Motors halten und drehen, wenn Du in die richtige Richtung drehst, leuchtet sie). Schließt Du die Drähte kurz, dreht sich die Achse viel schwerer. Das tut sie allerdings nur, wenn sie sich schnell genug dreht, um Strom zu erzeugen (beim 420er fällt die E-Bremse vermutlich aus diesem Grund kurz vor dem Stand aus - waren es 8 km/h?).
Und weil wir Züge nicht ruckartig bremsen wollen, schließen wir die Drähte nicht kurz, sondern packen Wiederstände dazwischen. Das bremst den Motor, und die Wiederstände heizen sich auf. Beim 420 hat man diese Abwärme im Winter zum Heizen benutzt (bzw. tut es immer noch), im Sommer pusten Lüfter sie zur Seite weg (bei einem Feueralarm in der Stammstrecke war einmal ein solcher Lüfter kaputt, darauf hin sind die Wiederstände zu heiß geworden und Rauch hat sich entwickelt).

Keine Ahnung, ob das so stimmt, und ich hoffe, dass meine Erklärungsversuche nicht vollkommen konfus sind, aber so sagt es meine Logik.

Ciao
Daniel

[jadefalcon]

Funktioniert das denn bei Wechselstrom- und Drehstrommotoren ähnlich? Zusätzliche "Bremsdynamos" (ich nenn sie jetzt einfach mal so) würden ja viel zuviel Platz wegnehmen und ggf. die ungefederten Massen erhöhen.

Sorry, dass ich noch mal nachfragen muss, aber es ist nun schon ein paar Jährchen her, dass ich Physik hatte, und solche Sachen wie Vierquadrantensteller und verwandte Systeme behandelt man dort ja sowieso nicht ...

[Daniel S]

Funktioniert das denn bei Wechselstrom- und Drehstrommotoren ähnlich?

Von Wechselstrommotoren habe ich leider keine Ahnung, ich vermute aber mal schon. Drehstrommotoren sind ja simple Motoren, die drei Phaseneingänge haben. Bei den den Phasen ist die Sinusschwingung um jeweils ein Drittel versetzt.
Zumindest bei Modellflugzeugen gibt es Drehstrommotoren, die mit Gleichstromakkus angetrieben werden und über Kurzschlussbremsen verfügen, damit der Propeller nicht mitläuft. Müsste also vergleichbar sein.

Zusätzliche "Bremsdynamos" (ich nenn sie jetzt einfach mal so) würden ja viel zuviel Platz wegnehmen und ggf. die ungefederten Massen erhöhen.

Richtig, mittlerweile sind sogar Autohersteller auf den Trichter gekommen. ZF baut für BMW Lichtmaschinen, die gleichzeitig Anlasser sind und den Motor im Zentelsekundenbereich von Null auf Leerlaufdrehzahl bringen.

[sbahnfan]

Die E-Bremse beim 401/402 ist sogar extrem laut! Wenn du an der Strecke stehst oder wohnst, und wenige Kilometer danach folgt ein Bahnhof, kannst du die volle Geräuschentwicklung der Bremse hören. Dieses Geräusch lässt je nach Fahrzeug früher oder Später im niedrigen Geschwindigkeitsbereich nach.
Wann das die 101 & co machen, weiß ich nicht genau, da ich keine Ausbildung auf diesen Fahrzeugen habe.

Das mit den 401/402 wusste ich nicht. Wenn die in den Bahnhof einfahren sind die anscheinend schon zu langsam als das man die E-Bremse noch hören könnte. Bei der 101 hört man es aber ganz deutlich, wenn die mit noch relativ hoher Geschwindigkeit stark abbremsend in einen Durchgangsbahnhof einfährt, dann rauschen die Fahrmotoren unüberhörbar die Tonleiter runter.

[Matthias1044]

a) eine fremderregte Widerstandsbremse vorstellen? Verwendet diese nicht die Fahrmotoren, um Widerstand zu erzeugen,

Antwort für die bei den Einheitsloks BR 110, BR 139 usw. verwendeten Reihenschlußmotoren:
Das "fremderregt" bezieht sich auf die Speisung für die Erregerwicklung im Stator. Während beim Fahren alle Wicklungen eines Fahrmotors in Reihe geschaltet und über die Stufenwicklung des Haupttrafos und des anschließenden Motorstromkreises gespeist werden, erhält die Erregerwicklung beim elektrischen Bremsen die Energie aus einem fremden bzw. motorunabhängigen Stromkreis.

Benötigt im Gegensatz dazu eine fahrdrahtunabhängige elektrische Bremse (wie auf der 139) Permanentmagnetmotoren, oder wird allein durch die Drehung des Rotors innerhalb des Motors ein elektromagnetisches Feld erzeugt

Die elektrische Bremse bei der BR 139 und Co ist fahrdrahtabhängig. Denn:
Beim elektrischen Bremsen werden die Erregerwicklungen der Fahrmotoren mit einem Bremserregergleichrichter in Reihe geschaltet. Der Bremserregergleichrichter erhält seine Spannung aus der Hilfebetriebewicklung des Haupttransformators.

Gruß Matthias

[Matthias1044]

Zur Ergänzung noch ein Beispiel einer fahrdrahtunabhängigen fremderregten elektrischen Bremse, wie sie bei der Baureihe 103 zu finden ist. Die Fahrmotoren erhalten in diesem Falle zuerst eine kurze Anfangserregung aus der Lokbatterie. Mehr würde die Kapazität der Batterien eh nicht hergeben. Danach wird die Spannung an den Bremswiderständen abgenommen und in einen Erregerstrom umgeformt.

Gruß Matthias

[Boris Merath]

Stell Dir mal einen simplen Gleichstrom-Elektromotor vor. Du hast zwei Drähte. "Pumpst" Du Energie hinein, dreht sich der Motor, vertauscht Du die Polung, dreht sich der Motor andersrum. Drehst Du den Motor an der Achse, kannst Du an den beiden Drähten auf der Rückseite eine Spannung messen (z. B. eine LED an die Kontakte eines Lego-Technik-Motors halten und drehen, wenn Du in die richtige Richtung drehst, leuchtet sie).

Soweit richtig

Schließt Du die Drähte kurz, dreht sich die Achse viel schwerer.

Nur Kurzschliessen duerfte genau das Gegenteil zur Folge haben: Der Motor laesst sich nahezu ungebremst drehen, und aufgrund der hohen Stroeme kann es sein dass da einiges durchbrennt

Und weil wir Züge nicht ruckartig bremsen wollen, schließen wir die Drähte nicht kurz, sondern packen Wiederstände dazwischen.

Genau das Gegenteil. Durch diese Widerstaende wird die Bremswirkung erzeugt. Je hoeher der Widerstand, desto hoeher die Bremskraft.

Funktioniert das denn bei Wechselstrom- und Drehstrommotoren ähnlich? Zusätzliche "Bremsdynamos" (ich nenn sie jetzt einfach mal so) würden ja viel zuviel Platz wegnehmen und ggf. die ungefederten Massen erhöhen.

Wechselstrom: Der wesentliche (theoretisch einzige, vielleicht gibts aber noch ein paar Optimierungen) Unterschied eines Wechselstrommotors zu einem Gleichstrommotor ist dass der Erreger nicht ein Dauermagnet sondern ein Elektromagnet ist, der mit der Umkehrung der Phase auch immer die Pole aendert. Hier besteht das Problem, dass der Strom fuer den Elektromagneten ja irgendwoher kommen muss, dasduerfte wohl die fremderregte E-Bremse sein, die wurde ja von anderen schon beschrieben.

Drehstrom: DIe in Kraftwerken eingesetzten "Dynamos" sind im Normalfall ausschliesslich Drehstromgeneratoren, es besteht alo wohl kein Problem auch hier das Prinzip einfach umzukehren (wobei in der Entstehungsreihenfolge wohl zuerst der Drehstromgenerator und dann erst deutlich spaeter der - brauchbare - Drehstrommotor war )

Boris

[Wildwechsel]

Je mehr Strom fließt, desto "anstrengender" ist das für die Stromquelle, die ja hier der zu bremsende Motor ist. Un der Kurzschlußstrom ist der größtmögliche Strom. Der Widerstand nimmt etwas von der "Anstrengung" weg, die Bremswirkung ist geringer. So hab's ich jedenfalls in Erinnerung, meine Schulzeit liegt allerdings schon einige Jährchen zurück.