DE1170688B - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Beschleunigung und Verzoegerung elektrischer Maschinen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Beschleunigung und Verzögerung elektrischer Maschinen Der Einsatz elektrischer Maschinen hängt im weseitlichen von dem Betriebsverhalten bei Anlauf und Abbremsung ab, Für die Beurteilung einer elektrischen Maschine werden im allgemeinen Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung ermittelt. Diese Werte werden im Prüffeld meist als Kurven aufgezeichnet. Die Weg- und Geschwindigkeitskurven können ohne besondere Schwierigkeiten ermittelt werden. Dagegen bereitet die Ermittlung der Beschleunigung große Schwierigkeiten.
• Bisher hat man die Spannung einer Tachometermaschine, die der Geschwindigkeit proportional ist, elektrisch differenziert. Da die Spannung einer Tachometermaschine Oberwellen aufweist, ist die differenzierte Spannung jedoch kein getreues Abbild der Beschleunigung. Daher verwendet eine bekannte Ausführung zwei über ein Getriebe zwangsgekuppelte Tachometermaschinen, die elektrisch so hintereinandergeschaltet sind, daß sich die Oberwellen geringer Frequenz der von ihnen erzeugten Spannungen gegenseitig aufheben. Diese bekannte Ausführung ergibt insofern keine befriedigende Lösung, als es in der Praxis nicht möglich ist, zwei Maschinen zu bauen, die genau übereinstimmende Kennlinien aufweisen. Zudem ergeben sich durch die mechanische Kupplung der Tachometermaschinen über das Getriebe erhöhte Reibungsverluste. Daher können die Meßergebnisse stark verfälscht seim Die Erfindung bringt eine vorteilhafte Verbesserung eines Verfahrens zur Ermittlung der Beschleunigung und Verzögerung elektrischer Maschinen unter Verwendung eines Meßgliedes, insbesondere eines Tachogenerators, in dem eine der Geschwindigkeit der Maschine proportionale elektrische Spannung erzeugt wird. Gemäß der Erfindung wird die der Geschwindigkeit proportionale elektrische Spannung in eine Kraft umgesetzt, die auf eine Kreiselanordnung im Sinne einer Auslenkung zur Einwirkung gebracht wird, und aus der auf die Auslenkung folgenden Präzessionsbewegung des Kreisels wird die Beschleunigung bzw. Verzögerung hergeleitet.
• Die Anwendung von Kreiseln zur Differentiation von Geschwindigkeitswerten ist an sich bekannt.
• Durch die Verwendung eines Kreisels bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Einfluß der Ob erwelligkeit der Spannung des Meßgliedes, das zur Darstellung der Geschwindigkeit der zu prifenden Maschine als elektrische Spannung dient, ohne Verfälschung des Meßergebrisses ausgeschaltet. Die Ob erwellen werden durch die Trägheit der massebehafteten Kreiselanordnung integriert und stören daher nicht mehr bei der Bildung der Ableitung. Das erfin- dungsgemäße Verfahren ermöglicht kurzfristige Messungen an zu prüfenden Maschinen. Das Verfahren ist daher mit besonderem Vorteil zur Ermittlung des An- und Auslaufverhaltens von Maschinen im Bandtakt anwendbar.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt Die elektrische Maschine, deren Beschleunigung ermittelt werden soll, ist mitl bezeichnet. An die Welle 2 dieser elektrischen Maschine wird ein Meßglied 3 angesetzt, an dessen Ausgangsklemmen 4, 5 eine der Geschwindigkeit der Maschine 1 proportionale Spannung abgenommen werden kann. GemaQ der Erfindung wird die der Geschwindigkeit proportionale elektrische Spannnng in eine Kraft umgesetzt, die auf eine Kreiselanordaung 10 irn Sinne einer Auslenkung zur Einwirlaing gebracht wird und aus der auf die Auslenkung folgenden Präzesfionsbewegung des Kreisels 11 wird die Beschleunigung bzw. Verzogerg hergeleitet.
• Bei der in der Figur schematisch dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist als Meßglied 3 zur Ermittlung der Geschwindigkeit eine Tachometermaschine verwendet. Zweckmäßig sind die Ausgangsklemmen 4, 5 der Tachometermaschine an die Feldwicklungen 6 eines Magnetankersystems 8 angeschlossen, dessen drehbarer Anker 7 kraltschlüssig mit einer durch Federn gefesselten Achse 13 eines Kardanringes 12 vabunden ist Durch die Verwendung einer induktiven Xertragung (Magt anke rsystern) Umwandlung des elektn.sehrn Maßwert' in eine Drehbewegung werden den Meßwert störend beeinflussende äußere Einwirkungen weitgehend ausgeschaltet. In dem Kardanring 12 ist der Kreisel 11 mit um 900 zur Rotationsachse r gedrehten Achsen 14 gelagert. Der Kreisel wird in bekannter Weise elektrisch angetrieben, wobei die rotierende Masse den Käfigläufer eines Drehstrommotors bilden kann, dessen Ständer über die Zuführungsleitungen RST mit Drehstrom erregt ist. Das Gehäuse des Kreisels ist allseitig geschlossen.
• An dem Gehäuse sind die Achsen 14 angebracht. Die Achsen 14 sind durch Federn 15 gefesselt und mit einem Drehmelder 16 kraftschlüssig verbunden. An den Ausgangsklemmen 17 des Drehmelders 16 ist ein die Beschleunigung anzeigendes oder schreibendes Gerät 18 angeschlossen.
• Wird die Tachometermaschine 3 an die Welle der zu prüfenden Maschine 1 angesetzt und diese hochgefahren, so wird in der Tachometermaschine 3 eine die Feldwicklungen 6 des Drehankersystems erregende, drehzahlproportionale Spannung erzeugt, und der Drehanker 7 wird gedreht. In Abhängigkeit von der Spannungsrichtung der Tachometermaschine 3 wird der Anker 7 nach der einen oder anderen Richtung gedreht. Die Auslenkung wächst mit der Höhe der der Geschwindigkeit proportionalen Tachometerspannung. Zugleich mit dem Anker 7 wird der Kardanring gedreht. Diese Drehung hat eine Präzessionsbewegung des Kreisels zur Folge, so daß die federgefesselte Achse 14 nach der einen oder anderen Richtung gedreht wird. Die Drehbewegung, die ein Maß für die Ableitung der Geschwindigkeit nach der Zeit, also ein Maß für die Beschleunigung ist, wird durch den Drehmelder 16 induktiv erfaßt und auf das Gerät 18 übertragen, das den Verlauf der Beschleunigung anzeigt oder als Kurve aufzeichnet.
• Die Beschleunigungswerte der elektrischen Maschine können auf diese Weise in sehr kurzer Zeit ermittelt werden, so daß sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zur Prüfung des Anlauf- und Abbremsverhaltens elektrischer Maschinen im Bandtakt eignet.
• Zweckmäßig ist es, den Drehmelder 16 mit Wechselstrom zu speisen und nach Art eines Drehtransformators auszubilden, wobei zwischen Drehmelder und anzeigendem bzw. schreibendem Gerät 18 eine an sich bekannte Anordnung mit phasenrichtiger Gleichrichtung eingeschaltet ist. In der Ruhestellung des Drehmelders wird in der mit der Achse 14 kraftschlüssig verbundenen Ankerwicklung keine Spannung induziert, da ihre Wicklungsachse auf die Wick-Iungsachse des Ständers senkrecht steht. Erst bei einer Verdrehung der Ankerwicklung findet eine Spannungsindulction statt, die mit der Größe der Verdrehung zunimmt.
• Vorzugsweise ist der Anker 7 des Magnetsystems 8 ein Dauermagnet, dessen Magnetisierungsachse mit der Achse der Feldwicklung in der Ausgangslage einen Winkel von 900 einschließt.
• Es ist vorteilhaft, an die Klemmen 4, 5 der Wachs metermaschine 3 ein schreibendes, die Geschwindig keit anzeigendes Gerät 20 anzuschließen und mit der Achse 13 des Kardanringes 12 einen Drehmelder 21 zu verbinden, an den ein weiteres schreilbendes, die Geschwindigkeit anzeigendes Gerät 22 angeschlossen ist. Auf diese Weise kann jederzeit verglichen werden, inwieweit die von der Tachometermaschine ilbet das Magnetankersystem S an die Kreiselanordnung 10 übertragenen und zu differenzierenden Geschwin digkeitswerte von den durch die Tachometermaschine eingegebenen Werten abweichen.
• Bei entsprechender Anpassung der Federkonstanten der Kreiselanordnung an die zu untersuchenden elektrischen Maschinen kann eine praktisch phasengetreue Wiedergabe der Geschwindigkeits- und Beschleunigungskurven erzielt werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Ermittlung der Beschleunigung und Verzögerung von elektrischen Maschinen unter Verwendung eines Meßgliedes, insbesondere einer Tachometermaschine, in dem eine der Geschwindigkeit der Maschine proportionale elektrische Spannung erzeugt wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die der Geschwindigkeit proportionale elektrische Spannung in eine Kraft umgesetzt wird, die auf eine Kreiselanordnung (10) im Sinne einer Auslenkung zur Einwirkung gebracht wird, und daß in an sich bekannter Weise aus der auf die Auslenkung folgenden Präzessionsbewegung des Kreisels (113 die Beschleunigung bzw. Verzögerung hergeleitet wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Tachometermaschine (3) als Meßglied die Ausgangsklemme (4, 5) der Tachometermaschine an die Feldwicklungen (63 eines Magnetankersystems (8) angeschlossen sind, dessen drehbarer Anker (7) kraftschlüssig mit einer durch Federn (9) gefesselten Achse (13) eines Kardanringes (12) verbunden ist, in dem der Kreisel (11) mit um 900 zur Rotationsachse gedrehten Achsen (14) gelagert ist, von denen eine durch Federn (15) gefesselt und mit einem Drehmelder (16) kraftschlüssig verbunden ist, wobei an Ausgangsklemmen (17) des Drehmelders (16) ein die Beschleunigung anzeigendes oder schreibendes Gerät (18) angeschlossen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmelder (16) mitWechselstrom gespeist und nach Art eines Drehtransformators ausgebildet ist, wobei zwischen Drehmelder und anzeigendem bzw. schreibendem Gerät (18) eine an sich bekannte Anordnung mit phasenrichtiger Gleichrichtung eingeschaltet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (7) des Magnetsystems (8) ein Dauermagnet ist, dessen Magnetisierungsachse in der Ausgangslage mit der Achse der Feldwicklung (6) 900 einschließt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Klemmen (4, 5) der Tachometermaschine (3) ein schreliendes, die Geschwindigkeit anzeigendes Gerät (20) angeschlossen ist und mit der Achse (13) des Kardanringes (12) ein Drehmelder (21) verbunden ist, an den ein weiteres, schreibendes, die Geschwin digkeit anzeigendes Gerät (22) angeschlossen ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 532 721, 704 889; Zeitschrift Feinverktechnik«, Heft 4/1960, S. 142,