DE2510252A1

DE2510252A1 - PROCEDURE FOR MAINTAINING THE SPEED OF AN ELECTRIC MACHINE

Info

Publication number: DE2510252A1
Application number: DE19752510252
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl Ing Korn; Engelbert Dr Meurer
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1975-03-08
Filing date: 1975-03-08
Publication date: 1976-09-16
Also published as: GB1499701A; FR2304209A1; BE839302A; CH596706A5; IT1056780B; FR2304209B3; SE7602648L

Description

LEYBOLD-HERAEUS GMBH & CO KG Köln-BayentalLEYBOLD-HERAEUS GMBH & CO KG Cologne-Bayental

Verfahren zur KonstanthaltungProcedure for keeping constant

der Drehzahl einer Elektro-Maschinethe speed of an electric machine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konstanthaltung der Drehzahl einer Elektro-Maschine bei unterschiedlichen, mittels einer Bremseinrichtung bewirkten Belastungszustanden zwecks Aufnahme charakteristischer Werte der Elektro-Maschine, Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Aufnahme von charakteristischen Werten von Elektro-Maschinen»The invention relates to a method for keeping the speed of an electric machine constant at different, load conditions brought about by means of a braking device for the purpose of recording characteristic values of the electric machine, The invention also relates to a device suitable for carrying out the method Recording of characteristic values from electrical machines »

Die exakte Aufnahme von Kennlinien oder anderen charakteristischen Daten (Stromaufnahme, cos φ oder dgl„) von Elektro-Maschinen war bisher nur bis zum Kippunkt, d,huim stabilen Bereich der Kennlinie möglich. Jenseits des Kippunktes, also im instabilen Bereich der Kennlinie läuft die Maschine entsprechend ihrem Inhalt an kinetischer Energie und der angebrachten Bremskraft mehr oder weniger schnell bis zum Stillstand durch, so daß die Feststellung bzw. Messung charakteristischer Daten bei bestimmten Drehzahlen im negativen Kenn 1 inienzweig nur sehr ungenau durchgeführt werden kann. liur bei sehr großen Maschinen, die infolge ihres relativ großen Inhaltes an kinetischer Energie noch lange nachlauf en,war bisher die Aufnahme von Kennlinien und anderen ^aten im negativen Kennlinienzweig einigermaßen möglich» Es sind deshalb auch keine Experimentier- oder Versuchsanard- · nupgen bekannt geworden, mit denen z.B. im naturwissenschaftlichen oder BerufSchulunterricht die exakte Aufnahme der Kennlinie eines Elektro-Motors durchgeführt und damit das Verhalten des Motors bei unterschiedlichen Belastungszustanden in einfacher Weise demonstriert werden kann»The exact recording of characteristic curves or other characteristic data (current consumption, cos φ or the like) of electrical machines was previously only possible up to the tipping point, i.e. in the stable range of the characteristic curve. Beyond the tipping point, i.e. in the unstable range of the characteristic curve, the machine runs more or less quickly to a standstill, depending on its content of kinetic energy and the applied braking force, so that the determination or measurement of characteristic data at certain speeds in the negative characteristic branch only can be carried out very imprecisely. Only in the case of very large machines, which because of their relatively large content of kinetic energy lag for a long time, the recording of characteristics and other data in the negative branch of characteristics has been possible to some extent with which, for example, in scientific or professional school lessons, the exact recording of the characteristic curve of an electric motor can be carried out and thus the behavior of the motor under different load conditions can be demonstrated in a simple manner »

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Konstanthaltung der Drehzahl einer Elektro-Maschine bei unterschiedlichen, mittels einer Bremseinrichtung bewirkten Belastungszuständen zwecks Aufnahme charakterist ischer Werte der· Elektro-Maschine anzugeben, mit dem di.- vorerwähnten Schwierigkeiten hinsichtlich der Aufridi'fu :.-.>r charakteristischen Werte insbesondere bei kleinen Maschinen überwunden werden können. Eine für dieDurchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung soll insbesondere als Experimentier- oder Versuchsanordnung für die Demonstration des Verhaltens von Elektro-Maschinen bei unterschiedlichen Belastungszuständen im naturwissenschaftlichen oder BerufSchulunterricht verwendbar sein.The present invention is based on the object a method for keeping the speed of an electric machine constant at different speeds, by means of a Brake device caused load conditions for the purpose of recording characteristic values of the electrical machine to indicate with the di.- aforementioned difficulties regarding der Aufridi'fu: .-.> r characteristic values in particular can be overcome in small machines. Apparatus suitable for performing this procedure is intended in particular as an experiment or test arrangement for demonstrating the behavior of electrical machines Can be used for different stress levels in scientific or professional school lessons be.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Ist-Drehzahl der Elektro-Maschine bei einer bestimmten Belastung gemessen und in ein elektrisches Signal entsprechender Größe umgewandelt wird, daß das der Ist-Drehzahl entsprechende Signal mit einem der gewünschten Soll-Drehzahl entsprechenden Signal verglichen wird und daß die Differenz zwischen dem Ist-Drehzahl-Signal und dem Soll-Drehzahl-Signal zur Regelung der Bremseinrichtung benutzt wird=. Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Bremskraft der Bremseinrichtung so eingestellt und nachgeregelt werden, daß entsprechend einer vorgegebenen einstellbaren Soll-Drehzahl jede Ist-Drehzahl fast vom Stillstand an bis zur Leerlauf drehzahl, stabil gehalten werden kann. Dadurch besteht die Möglichkeit, bei jeder Drehzahl die charakteristischen Maschinen-Werte exakt aufzunehmen, und zwar unabhängig davon, ob im stabilen oder instabilen Bereich der Kennlinie gemessen wird, Der daraus resultierende weitere wesentliche Vorteil besteht darin, daß jetzt auch bei kleinen Elektro-Maschinen die exakte Aufnahme der charakteristischen Daten möglich ist, Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei allen Elekt.ro-Maschinen-Typen, also Asynchron-, Schleifring-, Dahlander-Motoren und dgl ο unabhängig von derenGröße Anwendung finden,The solution according to the invention is that the actual speed of the electric machine at a certain load is measured and converted into an electrical signal of a corresponding size that corresponds to the actual speed Signal is compared with a signal corresponding to the desired target speed and that the difference between the Actual speed signal and the target speed signal for regulation the braking device is used =. In this invention The braking force of the braking device can move in this way are set and readjusted so that each actual speed according to a predetermined adjustable target speed can be kept stable almost from standstill to idle speed. This makes it possible to record the characteristic machine values exactly at every speed, regardless of whether it is stable or unstable range of the characteristic curve is measured, the resulting additional significant advantage in that it is now possible to record the characteristic data exactly, even with small electrical machines, The method according to the invention can be used with all electrical machine types, i.e. asynchronous, slip ring, Dahlander motors and the like ο are used regardless of their size,

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Zweckmäßig wird als Bremseinrichtung eine Wirbelstrombremse verwendet und das Differenz-Signal zwischen Ist« Drehzahl-Signal und Soll-Drehzahl-Signal zur Regelung des Stromes in der Wirbelstrombremse benutzt» Eine derartige Stromregelung kann in besonders einfacher Weise realisiert werden,An eddy current brake is expediently used as the braking device used and the difference signal between actual « Speed signal and target speed signal to control the Stromes used in the eddy current brake »One of those Current regulation can be implemented in a particularly simple manner,

Eine für dieDurchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung umfaßt vorteilhafterweise die der Elektro-Maschinelzuzuordnende Bremseinrichtung, Mittel zur Messung der Maschinen-Drehzahl (Ist-Drehzahl) und Umwandlung des gemessenen Drehzahlwertes in ein drehzahlabhängiges elektrisches Signal, Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Soll-Drehzahl-Signales, Mittel zum Vergleich des Ist-Drehzahl-Signals mit dem Soll-Drehzahl-Signal zur Bildung eines Differenzsignales, Mittel zur Regelung der Bremskraft der Bremseinrichtung in Abhängigkeit vom Differenzsignal sowie Instrumente oder Einrichtungen für die Anzeige der Drehzahlen und der Bremskraft bzw. des Drehmomentes„ Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn zur Anzeige der Bremskraft bzw* des Drehmomentes eine mechanische Einrichtung mit einem drehbar angelenkten Hebel und einem darauf verschiebbaren Gewicht vorgesehen pu&tyo Eine solche Einrichtung zeigt direkt das Drehmoment bzw, die aufgebrachte Bremskraft an οA device suitable for carrying out the method according to the invention advantageously comprises the braking device to be assigned to the electric machine, means for measuring the machine speed (actual speed) and converting the measured speed value into a speed-dependent electrical signal, means for generating an electrical target speed signal , Means for comparing the actual speed signal with the target speed signal to form a difference signal, means for regulating the braking force of the braking device as a function of the difference signal and instruments or devices for displaying the speeds and the braking force or the torque " Furthermore, it is particularly advantageous when or for indicating the braking force * provided the torque mechanical means with a rotatably pivoted lever and a slidable thereon weight pu & tyo such a device directly displays the torque or the braking force applied to ο

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert werden,Further advantages and details of the invention are intended to be based on an exemplary embodiment shown schematically in the figure be explained

In der Figur ist die Elektro-Maschine, deren charakteristische Daten aufgenommen werden sollen, mit 1 bezeichnet. Diesem Motor 1 ist auf einer gemeinsamen Welle 2 die Wirbelstrombremse 3 zugeordnet, Die Messung der Drehzahl der gemeinsamen Welle 2 erfolgt mit Hilfe eines Drehzahl-Sensors H_? welcher vorzugsweise kontaktlos arbeitet, also entweder auf elektromagnetischer (Hall-Element, Feldplatte oder dgl,)In the figure, the electric machine, the characteristic data of which is to be recorded, is denoted by 1. The eddy current brake 3 is assigned to this motor 1 on a common shaft 2. The speed of the common shaft 2 is measured with the aid of a speed sensor H _? which preferably works without contact, i.e. either on an electromagnetic (Hall element, field plate or the like)

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oder optoelektrischer (z.B. mittels Foto-Widerstand) Basis» Es können auch andere bekannte Drehzahl-Messer, wie Tachogeneratoren oder dgl ο angesetzt werden.or opto-electrical (e.g. by means of photo-resistance) basis » Other known speed meters, such as tacho generators or the like, can also be used.

Das vom Sensor 4 abgegebene elektrische Signal (Ist-Drehzahl-Signal) wird einem Regler 5 zugeleitet und dort mit einem im Sollwertgeber 6 erzeugten Signal (Soll-Drehzahl-Signal) verglichen. Der Regler 5 ist derart ausgebildet, daß er an den Verstärker 7 ein Signal abgibt, welches der Differenz der Eingangssignale entspricht, Dieses Differenzsignal dient nach einer geeigneten Verstärkung im Verstärker 7 zur Steuerung eines Stellgliedes 8, mit dem der Strom der Wirbelstrombremse 3 über die Leitung 9 eingestellt wird, Mit 10 und 11 sind noch Anzeigeinstrumente oder Einrichtungen bezeichnet, an denen die Ist-Drehzahl (Instrument 10) und die Größe der eingestellten Bremskraft (Inst.rument 11), welche dem jeweiligen Drehmoment des Motors entspricht, abgelesen werden kann, Sollen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung außer der Kennlinie weitere charakteristische Daten der Elektro-Maschine 1 aufgenommen werden, dann müssen entsprechende weitere Meßinstrumente (Amperemeter, cos ψ Instrumente und dgl») vorgesehen sein«The electrical signal emitted by the sensor 4 (actual speed signal) is fed to a controller 5, where it is compared with a signal generated in the setpoint generator 6 (setpoint speed signal). The controller 5 is designed such that it emits a signal to the amplifier 7 which corresponds to the difference of the input signals. This difference signal is used after a suitable amplification in the amplifier 7 to control an actuator 8 with which the current of the eddy current brake 3 via the line 9 is set, with 10 and 11 display instruments or devices are also referred to, on which the actual speed (instrument 10) and the size of the set braking force (inst. Instrument 11), which corresponds to the respective torque of the motor, can be read, If, in addition to the characteristic curve, further characteristic data of the electric machine 1 are to be recorded with the aid of the device according to the invention, then corresponding further measuring instruments (ammeters, cos ψ instruments and the like ") must be provided"

Bei der Aufnahme der Kennlinie einer Elektro-Maschine mit einer in der Figur dargestellten Vorrichtung wird mit Hilfe des Sollwertgebers eine bestimmte Drehzahl zwischen 0 und der Leerlauf drehzahl eingestellt. Dieser Drehzahl entspricht, eine bestimmte Bremskraft, die an der Einrichtung oder dem Instrument 11 abgelesen werden kannο Diese Bremskraft entspricht dem Drehmoment der Maschine bei der vorgegebener Drehzahl» Trägt man das in dieser Weise gemessene Drehmoment in Abhängigkeit von der Drehzahl in ein Koordinatensystem ein, so erhält man die charakteristische Kennlinie der Elektro-Maschine. Diese Messungen können ohne weiteres auch im negativen Kennlinienzweig durchgeführt werden, da jede vorgegebene Drehzahl mit Hilfe der erfindungsgemäßen Regelung konstant gehalten wird.When recording the characteristic curve of an electric machine with a device shown in the figure, with the help of set a certain speed between 0 and the idling speed of the setpoint generator. This speed corresponds to a certain braking force that can be read on the device or the instrument 11 o This braking force corresponds the torque of the machine at the specified speed »If the torque measured in this way is carried depending on the speed in a coordinate system, one obtains the characteristic curve of the Electric machine. These measurements can easily be carried out in the negative characteristic branch, since each predetermined speed is kept constant with the aid of the control according to the invention.

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Claims

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experienced in keeping the speed of an electric machine constant in the case of different load conditions caused by a braking device for the purpose of recording characteristic values of the electric machine, thereby characterized j that the actual speed is measured and converted into an electrical signal of a corresponding size, that the signal corresponding to the actual speed is compared with a signal corresponding to the desired target speed and that the difference between the actual speed signal and the target speed signal is used to regulate the braking force of the braking device.

2. Method according to claim 1, characterized in that an eddy current brake is used as the braking device and that the difference between the actual speed signal and the target speed signal for regulating the current In the Eddy current brake is used.

ο A device suitable for carrying out the method according to claim 1 or 2 for recording characteristic values of an electric machine, characterized in that it has a braking device assigned to the electric machine, means for measuring the machine speed (actual speed) and converting the measured rotational speed value of an electrical desired speed signal, means for comparing the actual signal in a speed-dependent electric signal, means for generating with the desired signal to form a difference signal, $ o means for adjusting the braking force of the braking device in dependence on the difference signal as well as instruments control or devices for displaying the speeds and the braking force or the torque "includes.

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M- "Device according to claim 3, characterized in that the braking device is designed as an eddy current brake =

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that that to display the braking force or »the torque a mechanical device with a rotatably articulated Lever and a weight that can be moved on it is provided »

6. Apparatus according to claim 3, 4 or 5, characterized in that a contactless ^jv- operating speed sensor is provided for measuring the machine speed «

7. Apparatus according to claim 3, 4 or 5, characterized in that that a tachometer generator is provided as a speed sensor.

ο Device according to one of Claims 3 to 7, characterized in that that the braking device and the electric machine to be tested are arranged on a common shaft are.

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