DE246993C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 246993 KLASSE 74 h. GRUPPE

SIEMENS & HALSKE AKT-CxES. in BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. August 1911 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf solche Umdrehungsfernzeiger, bei denen man von der, Welle, deren Umdrehungszahl man zu ermitteln wünscht, eine kleine magnetelektrische Dynamo bzw. eine solche mit konstanter Fremderregung antreibt und ihre der zu messenden Drehzahl proportionale Klemmenspannung mit Hilfe eines an die Dynamoklemmen angeschlossenen Spannungsmessers

ίο mißt. Man pflegt zu diesem Behufe entweder eine Wechselstromdynamo und im Anschluß daran einen Spannungsmesser des Ferrarisschen oder elektromagnetischen Prinzips zu verwenden, oder man benutzt eine kleine Gleichstromdynamo in Verbindung mit einem Spannungsmesser des Drehspulenprinzips. Die erstgenannte Anordnung hat den Nachteil, daß man keine mit der Umdrehungszahl linear oder proportional verlaufende Skalenteilung des Anzeigeapparates erhält, und daß der Temperaturfehler der Meßeinrichtung sehr groß ist. Diese Nachteile bestehen zwar bei der in zweiter Linie genannten Anordnung nicht mehr bzw. nur in ganz geringem Maße; doch

weist diese die Übelstände auf, daß die Gleichstromdynamo im Verhältnis zu einem Wechselstromgenerator kostspielig ist, daß die Generatorwicklung beweglich und nicht, wie beim Wechselstromgenerator, fest ist, und daß die Funkenbildung am Stromwender, dessen Verschleiß bzw. Verschmutzung zu Meßfehlern Anlaß geben kann.

Ein besonderer Nachteil der magnetelektrischen Gleichstromdynamos — und solche werden im allgemeinen angewandt — besteht darin, daß bei einem Kurzschluß der Dynamo eine völlige Entmagnetisierung des permanenten Magneten statthat.

Der den Gegenstand der Erfindung bildende Umdrehungsfernzeiger zeichnet sich vor den eben genannten, bekannten Anordnungen einerseits durch linearen Verlauf der Skala, andererseits durch kleinen Temperaturkoeffizienten aus. Auch bietet er den Vorteil, daß die zur Verwendung gelangende Dynamomaschine ein Wechselstromgenerator ist, der mit einer feststehenden Ankerwicklung ausgeführt werden kann.

Der Umdrehungsfernzeiger besteht aus einer kleinen Zweiphasendynamo mit konstantem Magnetfeld und einem Drehspulenmeßgerät mit der Hauptsache nach in Eisen verlaufendem magnetischen Kraftfluß. Die Feldspule dieses Meßgeräts wird an die eine Phasenwicklung der Dynamo angeschlossen, während die bewegliche Spule unter Vorschaltung eines induktionsfreien Widerstandes an die Klemmen der anderen Phasenwicklung gelegt wird.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. A₁ und A₂ bedeuten die beiden Ankerwicklungen der Zweiphasendynamo, die zweckmäßigerweise feststehend sind. Die Feldspule F des Meßgeräts ist entweder unmittelbar oder unter Vorschaltung einer Drosselspule an die Klemmen K₁, K₀ der Wicklung A₁ angeschlossen, während die Drehspule D des Meßgeräts unter Vorschaltung des induktionsfreien

Widerstandes R an die Klemmen K₂, K₀ der Ankerwicklung A₂ angeschlossen ist.

Da der Ohmsche Widerstand der Feldspule F gegenüber ihrem induktiven Widerstand vernachlässigt werden kann, so kann angenommen werden, daß die der Feldspule aufgedrückte Spannung E = C₁ Φ η ist, wobei C₁ eine Konstante, Φ den Maximalwert des die feste Spule durchsetzenden, magnetischen Kraftflusses und

ίο η die Tourenzahl der Dynamo, d. h. die zu messende Umdrehungszahl bedeutet. Da die Spannung E, d. h. die Klemmenspannung der Dynamo der Drehzahl proportional, also = C₂ η ist, wobei C₂ eine Konstante darstellt, so ergibt sich, daß der magnetische Kraftfluß

Φ =

C, η

C₁ η C₁ η

also konstant ist.

Der von der Feldspule aufgenommene Strom ist, da sie einen so gut wie reinen induktiven Widerstand darstellt, angenähert um 90 ° gegen die Spannung zwischen den Klemmen K₁, K₀ verschoben und demzufolge mit der zwischen den Klemmen K₂, K₀ bestehenden Spannung angenähert phasengleich, bzw. gegen diese um 180 ° in der Phase verschoben. Die bewegliche Spule befindet sich also in einem von der zu messenden Drehzahl unabhängigen Wechselfeld konstanter Stärke, das mit der Spannung zwischen den Klemmen K₂, K₀ phasengleich ist. Der der Drehspule vorgeschaltete, induktionsfreie Widerstand R ist so zu bemessen, daß die Induktanz der Drehspule stets vernachlässigbar klein gegenüber dem Ohmschen Widerstandswert von R und der Drehspule ist. Die Drehspule wird demzufolge von einem Strom durchflossen, welcher mit der zwischen den Klemmen K₂, K₀ herrsehenden Spannung und somit auch mit dem Magnetfelde, in dem sie sich bewegt, phasengleich und weiterhin mit der Größe der Spannung und demnach auch der zu messenden Umdrehungszahl proportional ist. Infolgedessen erfährt auch die Drehspule ein Drehmoment, das der zu messenden Umdrehungszahl direkt proportional ist. Dem Umstände, daß der Strom in der Drehspule mit dem Magnetfeld phasengleich ist, verdankt man,

daß das auf die Drehspule ausgeübte Drehmoment sehr groß ist, so daß man mit einem sehr leichten Meßsystem auskommt. Auch bietet dies den Vorteil, daß die Drehspule nur aus wenigen Windungen zu bestehen braucht und demzufolge ihre Induktanz sehr klein gemacht werden kann.

Man kann an Stelle der Zweiphasendynamo auch einen Drehstromgenerator benutzen. Man braucht dann nur die Feldspule des Meßgeräts z. B. zwischen die erste und zweite Klemme des Drehstromgenerators zu schalten, während man der beweglichen Spule die zwischen der dritten Klemme und dem neutralen Punkt bestehende Phasenspannung aufdrückt. Auch in diesem Falle sind die beiden auf die Feldspule einerseits und auf die Drehspule mit ihrem Vorschaltwiderstand andererseits aufgedrückten Spannungen um angenähert 90 ° in der Phase gegeneinander verschoben, und es ergeben sich in diesem Falle die gleichen Verhältnisse wie im vorgenannten. Man kann aber auch die Drehspule mit ihrem Vorschaltwiderstand z. B. an die zweite und dritte Klemme legen. Es wird auch in diesem Falle ein Magnetfeld konstanter Stärke im Innern des Meßgeräts erzeugt und die Drehspule von einem der Umdrehungszahl proportionalen Strom durchflossen. Der Strom in der Drehspule und das Wechselfeld sind dann jedoch nicht mehr miteinander phasengleich. Das Drehmoment, das die Drehspule erfährt, ist jedoch auch bei dieser Anordnung der Umdrehungszahl direkt proportional.

Der Temperaturfehler dieses Meßgeräts ist schon aus dem Grunde außerordentlich klein, weil der Temperatureinfluß auf den Strom in der Feldspule F sehr gering ist, zumal der Ohmsche Widerstand der Spule gegenüber dem induktiven vernachlässigbar klein bleibt. Der durch die Änderung des Ohmschen Wider-Standes in der Drehspule und in der Generatorwicklung und der durch die Temperaturabhängigkeit der Torsionsfedern bedingte geringe Fehler läßt sich in bekannter Weise durch die entsprechende Wahl des Temperaturkoeffizienten des Widerstandes R oder nach irgendeiner anderen Temperaturkompensationsmethode beseitigen.

Claims (1)

1. Patent-AnSPRUCH :

   Vorrichtung zum Fernanzeigen der Geschwindigkeit umlaufender Körper, bei welcher eine mit letzteren gekuppelte Zweiphasendynamo von konstantem Magnetfelde ein Drehspulenmeßgerät mit der Hauptsache nach in Eisen verlaufendem magnetischen Kraftfluß speist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspule des Meßgeräts unmittelbar oder unter Vorschaltung einer Drosselspule die eine Phasenspannung und die Drehspule unter Vorschaltung eines induktionsfreien Widerstandes die andere Phasenspannung aufgedrückt erhält, zum Zwecke, ein der zu messenden Drehzahl proportionales Drehmoment zu erhalten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.