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Frequenzüberwachungseinrichtung, insbesondere zur Überwachung von Drehzahlen
Bei grossen Maschinen in Kraftwerksanlagen, z. B. bei Generatoren oder Pumpen, die eine lange Auslaufzeit aufweisen, ist es üblich, eine Einrichtung zur Meldung des Stillstandes einer solchen Maschine vorzusehen, beispielsweise um einen Steuervorgang einzuleiten. Meist wird beim Auslaufen der Maschine eine ganz geringe Drehzahl, z. B. von etwa 1% der Nenndrehzahl, signalisiert, um bei dieser einen Bremsvorgang einzuleiten. Es ist bekannt, zu diesem Zweck mit der Maschine, deren Drehzahl zu überwachen ist, eine Tachodynamomaschine zu kuppeln, die eine der Drehzahl proportionale Spannung liefert. Es wurde hiezu ein Pendelgenerator verwendet, an den die überwachungseinrichtung dreiphasig angeschlossen wurde.
Die Spannung wurde gleichgerichtet und einem Drehspulrelais zugeführt, wobei zum Schutz des Drehspulrelais drei aufwendige Drosseln vorgesehen waren. Nachteilig ist bei Verwendung eines Drehspulrelais, dass die Kontaktgabe nicht exakt bei einer bestimmten Spannung erfolgt.
Gegenstand der Erfindung ist eine Frequenzüberwachungseinrichtung, die sich auf einfache Weise zur überwachung von Drehzahlen zwecks Signalisierung des Stillstandes von Maschinen mit langer Auslaufzeit eignet, weil sie eine exakte Erfassung beliebig kleiner Drehzahlen ermöglicht, um bei Unterschreiten einer vorbestimmten kleinen Drehzahl die Bremsung der Maschine auszulösen. Die erfindungsgemässe Frequenzüberwachungseinrichtung lässt sich aber darüber hinaus überall dort anwenden, wo das Über- oder Unterschreiten einer bestimmten Frequenz eines periodischen Vorganges oder iner bestimmten Kreisfrequenz einer Drehbewegung angezeigt werden soll.
Die erfindungsgemässe Frequenzüberwachungseinrichtung ist gekennzeichnet durch einen Impulsgeber mit zwei abwechselnd im Takt der zu überwachenden Frequenz, insbesondere der Kreisfrequenz einer zu überwachenden Drehzahl proportionalen Frequenz, Impulse führenden Ausgängen, von denen ein Ausgang unmittelbar und der andere Ausgang über eine als Verzögerungsglied wirkende monostabile Kippstufe an den Eingang eines UND-Gatters geschaltet ist, an dessen Ausgang ein in Abhängigkeit von den Ausgangsimpulsen des Gatters ansprechender Signalgeber zumindest mittelbar angeschlossen ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind zwei UND-Gatter, von denen eines durch die monostabile Kippstufe gesperrt wird, wenn das andere geöffnet wird, und geöffnet wird, wenn das andere gesperrt wird, vorgesehen, von denen das erste einen dritten Eingang aufweist, der an einen Ausgang einer bistabilen Kippstufe angeschlossen ist, die selbst mit einem Eingang an den Ausgang des zweiten UND-Gatters angeschlossen ist und bei Empfang von Ausgangssignalen dieses zweiten Gatters das erste Gatter sperrt, dessen Ausgang mit einem Eingang einer zweiten, die Signalgabe auslösenden Kippstufe verbunden ist, deren zweiter Eingang an einen zweiten Ausgang der erstgenannten bistabilen Kippstufe angeschlossen ist, dessen Ausgangssignal eine Signalauslösung verhindert. Mit dieser Schaltung wird eine eindeutige Signalgabe genau beim über- bzw.
Unterschreiten der vorgegebenen Frequenz bzw.
Drehzahl erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. l der Zeichnungen dargestellt. Der Verlauf der Schaltvorgänge ist an Hand des Diagrammes der Fig. 2 erläutert.
Es handelt sich hiebei um eine Einrichtung zur überwachung der Drehzahl einer Maschine mit
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langer Auslaufzeit, die den Zweck hat, beim Auslaufen der Maschine das Unterschreiten einer vorgegebenen kleinen Drehzahl festzustellen, um danach den Bremsvorgang einzuleiten. Die Maschine ist zu diesem Zweck mit einem in den Zeichnungen nicht dargestellten Wechselstromgenerator gekuppelt, der eine Wechselspannung mit einer der Drehzahl proportionalen Frequenz liefert. An den Wechselstromgenerator ist ein Impulsgeber --I-- mit zwei Ausgängen--a, b-- angeschlossen, der an beiden Ausgängen abwechselnd Impulse mit dieser Frequenz liefert.
Im einfachsten Fall kann dies ein mit dieser Frequenz betätigter Umschaltekontakt sein, dessen Wurzel an einer Gleichspannung liegt und dessen Kontaktzunge abwechselnd mit dem einen und dem andern Ausgang verbunden wird.
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Der zweite Eingang--c--des Gatters--Gl--ist mit einem Ausgang--c--der monostabilen Kippstufe-M-verbunden. Ein zweiter Ausgang-d-der monostabilen Kippstufe-M-ist
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Gatters--G2--verbunden,- der bistabilen Kippstufe-Bl--. Diese besitzt zwei Ausgänge--f und g-mit einander entgegengesetzten Ausgangssignalen-L bzw. O--. Der Ausgang-f-liefert das Signal --0-- bei Beaufschlagung des Einganges-a-und ist mit einem zum Empfang von Rückstellsignalen dienenden Eingang-f-der monostabilen Kippstufe-M-verbunden.
Der Ausgang-g-der bistabilen
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angeschlossen.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Frequenzüberwachungseinrichtung beruht im wesentlichen auf einem Vergleich der jeweiligen Dauer der vom Impulsgeber --1-- gelieferten Impulse mit einem Zeitintervall von vorgegebener Dauer, die durch die Eigenzeit der monostabilen Kippstufe --M-- bestimmt ist.
Im einzelnen vollziehen sich die Schaltvorgänge so, wie aus dem Diagramm der Fig. 2 ersichtlich ist, das den Verlauf der Ein-und Ausgangsspannungen-a, b... j- der einzelnen Schaltungselemente in Abhängigkeit von der Zeit bei Zunahme der zu überwachenden Frequenz zeigt. Demgemäss werden die Impulslängen und Impulspausen der an den Ausgängen--a und b--des Impulsgebers--I-- auftretenden Impulsreihen mit zunehmender Zeit kürzer. Wegen der Umschaltezeiten ergeben sich Abstände zwischen den Impulsen der Impulsreihen--a und b--.
Während die Impulse vom Ausgang --b-- des Impulsgebers--I--direkt dem Eingang--b--des Gatters--Gl--zugeführt werden, werden die Impulse vom Ausgang--a--an den gleichbezeichneten Eingang der monostabilen Kippstufe--M--geführt und bewirken dort Impulse am Ausgang--c--von gleichbleibender Dauer, die durch die Eigenzeit der monostabilen Kippstufe bestimmt ist, solange eine bestimmte Frequenz nicht überschritten wird. Mit dem Gatter --G1-- wird nun festgestellt, ob der zeitliche Abstand zwischen den Impulsen der Impulsreihen--a und b-- grösser oder kleiner ist als die vorzugsweise einstellbare Eigenzeit der monostabilen Kippstufe--M--.
Ist die Drehzahl der zu überwachenden Maschine kleiner als die vorgegebene Minimal-Drehzahl bzw. der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen der Impulsreihen--a und b--demgemäss grösser als die Eigenzeit des monostabilen Multivibrators, so kommt es zu keiner Koinzidenz der Eingangsspannungen am Gatter-Gl-und daher auch zu keinen Ausgangsimpulsen dieses Gatters. Bei Steigerung der Drehzahl über die vorgegebene Minimal-Drehzahl tritt nun, wie im Beispiel der Fig. 2 dargestellt, beginnend mit der durch den in dieser Darstellung dritten a-Impuls eingeleiteten Periode jeweils einmal
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Gatters-Gl--einimmder dann L-Signalimpulse an seinem Ausgang--h--liefern, wenn die Minimal-Drehzahl unterschritten wird, welcher Zustand durch die erfindungsgemässe Einrichtung letztlich angezeigt werden soll.
Um jedoch zusätzlich eine Sicherheit bezüglich der Richtigkeit dieser Meldung zu schaffen, ist die Verbindung zwischen dem mit --g-- bezeichneten Ausgang der bistabilen Kippstufe--Bl-
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