DE1183725B - Anordnung zur Herabsetzung der Welligkeit der Ausgangsspannung von Tachometermaschinen - Google Patents

Anordnung zur Herabsetzung der Welligkeit der Ausgangsspannung von Tachometermaschinen

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DE1183725B
DE1183725B DEL43076A DEL0043076A DE1183725B DE 1183725 B DE1183725 B DE 1183725B DE L43076 A DEL43076 A DE L43076A DE L0043076 A DEL0043076 A DE L0043076A DE 1183725 B DE1183725 B DE 1183725B
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DE
Germany
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tachometer
machines
output voltage
machine
additional
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Application number
DEL43076A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Wilfried Fritzsche
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/46Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring amplitude of generated current or voltage

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

  • Anordnung zur Herabsetzung der Welligkeit der Ausgangsspannung von Tachometermaschinen Tachometermaschinen dienen zur Messung der Drehzahl umlaufender Wellen. Sie werden an die umlaufende Welle angekuppelt, und die in ihren Anker induzierte Spannung ist ein Maß für die Größe der Drehzahl. Tachometermaschinen können entweder als Gleichstrom- oder als Wechselstrommaschinen aufgebaut sein. Im letzteren Fall kann die Ausgangsspannung gleichgerichtet werden. Aus mannigfachen Gründen (z. B. Nutungs- oder Exzentrizitätseinflüsse) sind der die Drehzahl abbildenden Ausgangsgleichspannung Wechselspannungen überlagert Diese Welligkeit der Ausgangsgleichspannung ist in Regelanordnungen sehr unerwünscht und wirkt sich besonders nachteilig aus, wenn der Differentialanteil einer Regelabweichung gebildet werden muß.
  • Es sind bereits Einrichtungen bekannt, denen die Aufgabe zugrunde liegt die schädliche Welligkeit herabzusetzen.
  • Bei einer Einrichtung, die in der deutschen Patentschrift 704 889 beschrieben ist, laufen zwei Tachometermaschinen, über ein Getriebe gekoppelt, gegeneinander; ihre Ausgangsspannungen werden addiert.
  • Um die erste Oberwelle der ersten Maschine zu kompensieren, muß die zweite Maschine eine entsprechende Oberwelle mit um 1800 versetzter Phasenlage und gleich großer Amplitude aufweisen.
  • Diese Aufgabe kann aber mit dieser Einrichtung nur sehr ungenügend erfüllt werden, selbst dann, wenn die zweite Maschine völlig gleichartig wie die erste aufgebaut wird: Die erste Oberwelle hängt zu einem wesentlichen Teil von der Exzentrizität der Ankopplung der Drehzahlgeber ab, es müßten daher nicht nur die Maschinen gleich sein, sondern auch noch ihr Ankopplungsfehler. Ein Ankopplungsfehier der ersten Welle durch das Getriebe auf die zweite Welle und damit auf die zweite Maschine, der häufig durch nicht genau geschnittene Zahnräder auftritt, kann gar nicht kompensiert werden. Zur genauen Kompensation wären also zusätzliche Maßnahmen notwendig.
  • Bei einer weiteren Einrichtung zur Herabsetzung der schädlichen Welligkeit, die in der deutschen Patentschrift 871 972 beschrieben ist, treten ähnliche Nachteile wie bei der obengenannten Einrichtung auf: Um eine vollständige Kompensation der Oberwellen zu erreichen, müssen zunächst als Vorbedingung eine Reihe gleicher Gebermaschinen verwendet werden. Darüber hinaus ist für jeden Geber ein besonderes Zahnrad, das auf dem Zahnrad der Geberrolle getrieben wird, notwendig. Aber selbst bei völlig gleichen Maschinen werden bei der Ankopplung dieser Maschinen an den Wellen der Übertragungszahnräder weitere Exzentrizitätsfehler auftreten. Diese Abweichnungen sind mit der genannten Einrichtung nicht zu kompensieren: Man kann Zahnräder der Gebermaschinen zwecks Phasenkompensation an dem Zahnrad der Drehzahlgeberwelle nicht verstellen, ohne die notwendigen Phasenbeziehungen der Zahnräder der Gebermaschine zum Zahnrad der Drehzahlwelle zu verletzen; eine Amplitudenkorrektion ist nicht möglich.
  • Ferner wird eine Einrichtung zur Herabsetzung der Welligkeit in der deutschen Patentschrift 876 171 beschrieben; hier tritt bei der Ankopplung einer ersten Gebermaschine eine Exzentrizität E1 auf; bei der Ankopplung einer zweiten Gebermaschine an die erste wird absichtlich eine Exzentrizität E2 - E1 vorgegeben, die groß ist gegenüber E2. Die Kopplung erfolgt entweder so, daß die Exzentrizitäten nach der gleichen Seite abweichen oder entgegengerichtet sind; im ersten Fall werden die Anzeigen subtrahiert, im zweiten addiert, wobei Einrichtungen herangezogen werden, mit denen erreicht wird, daß der Absolutwert der Maschine mit der großen Exzentrizität klein ist gegenüber dem der Maschine mit der kleinen Exzentrizität. Mit dieser Einrichtung läßt sich nur die erste Oberwelle beseitigen. Will man weitere höhere Harmonische unterdrücken - durch ungenaue Teilung der Zahnräder, die auf der zu messenden Welle sitzen und durch Wanderung der Welle im Lager durch Belastung ist neben der Exzentrizität der Ankopplung immer mit solchen Fehlern zu rechnen -, so müßten weitere Gebermaschinen mit ganz bestimmten Untersetzungsverhältnissen aufgebaut werden, und die Ausgangsspannungen müßten ebenfalls alle in der beschriebenen Weise durch besondere Einrichtungen abgeglichen werden, wodurch ein beträchtlicher Aufwand entstände.
  • Alle genannten bekannten Einrichtungen gestatten nicht die gezielte Kompensation bestimmter Oberwellen, insbesondere gestatten sie nicht die als Folge nicht idealer Kopplungsverhältnisse vorkommenden Störmodulationen. Die Oberwellenkompensation kann nicht auf gegebenenfalls besonders interessierende instationäre Vorgänge eingestellt werden.
  • Mit den erforderlichen Übersetzungsgetrieben kann man insbesondere keine kontinuierliche Phasen- bzw. Schwingungszahleinstellung erreichen.
  • Bei den Genauigkeiten, die in der Digitaltechnik verlangt werden, ist dieser diskontinuierliche Abgleich über Getriebe, die selbst noch wieder Fehler durch ungenaue Teilung der Zahnräder mit hineinbringen, ein wesentlicher Nachteil.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Mängel zu beseitigen und die genaue Kompensation der verschiedenen auftretenden Oberwellen zu ermöglichen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Anordnung zur Herabsetzung der Welligkeit der Ausgangsspanung einer Gleichstromtachometermaschine oder der gleichgerichteten Ausgangsspannung einer Wechselstromtachometermaschine, bei der an die Welle der Tachometermaschine zusätzlich Tachometermaschinen angeschlossen sind, deren Ausgangsspannungen mit der Ausgangsspannung der Haupttachometermaschine in Reihe geschaltet sind, dadurch gelöst, daß die Polräder der zusätzlich angeschlossenen Tachometermaschinen in ihrer Polpaarzahl den zu beseitigenden Oberwellen angepaßt wird, wobei die Ausgangsspanung jeder dieser zusätzlich angeschlossenen Tachometermaschinen bei gleichzeitiger Verstärkung nach Phase und Amplitude einstellbar ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung zeigt F i g. 1. An die Welle 10 der Tachometermaschinei sind zwei Zusatzmaschinen 2 und und 15 angeschlossen. Das Polrad 3 der Maschine 2 besitzt die Polpaarzahl eins. Das Polrad 16 der Zusatzmaschine 15 die Polpaarzahl zwei. Die Ständer dieser Zusatzmaschinen tragen zwei Wicklungen, die räumlich um 90 elektrische Grade versetzt sind. Das sind bei der Polpaarzahl eins 90 räumliche Grade und bei der Polpaarzahl zwei 45 räumliche Grade.
  • Die in der Ständerwicklung induzierten Spannungen sind an Potentiometer 6, 7, 19, 20 angeschlossen.
  • Der verstellbare Abgriff sowie die Mittenanzapfung jedes Potentiometer sind Leistungsverstärkern 8, 9, 21, 22 zugeführt. Die Ausgangsspannungen dieser Leistungsverstärker sind mit der Ausgangsspannung UT der Tachometermaschine 1 in Reihe geschaltet.
  • UT ist entweder die Ausgangsspannung einer Gleichstromtachometermaschine oder die gleichgerichtete Ausgangsspannung einer Wechselstromtachometermaschine.
  • Um die Wirkungsweise der Anordnung zu verstehen, wird angenommen, daß die Ausgangsspannung UT den in Fig. 3 gezeigten Verlauf hat. Die Periode T ist dabei die Zeit für eine Umdrehung der Tachometermaschinenwelle. Man erkennt, daß der Ausgangsspannung eine Oberwelle zweiter Ordnung überlagert ist. (Die Ordnungszahl der Oberwelle ergibt sich durch Beziehung auf die Drehzahlfrequenz.) Um diese Oberwelle zu beseitigen, muß der Ausgangsspannung eine in F i g. 3 gestrichelt dargestellte Wechselspannung U2 überlagert werden. Diese Wechselspannung wird von der Zusatztachometermaschine 15 erzeugt. Die Wechselspannung U2 muß in ihrer Phasenlage und in ihrer Größe der Ausgangsspannung UT genau angepaßt sein. Dies wird dadurch erreicht, daß die eingeschleußte Spannung U2 aus zwei Anteilen, einem Sinus anteil und einem Kosinusanteil, zusammengesetzt wird. Durch den veränderbaren Abgriff an den Potentiometern 19 und 20 können diese Anteile getrennt, sowohl in ihrer Größe als auch in ihrer Richtung beliebig eingestellt werden. F i g. 4 veranschaulicht dieses Verhältnis. Bewegt man den Abgriff des Potentiometer 19 von einem Ende zum anderen, so können sämtliche positiven und negativen Werte von der Sinusachse in Fig.4 eingestellt werden. Das gleiche gilt für die Kosinusachse bezüglich des Abgriffes des Potentiometers 20. Durch die vektorielle Addition der beiden Anteile kann jeder Punkt in den vier Quadraten des Achsensystems nach F i g. 4 eingestellt werden.
  • Dank der Leistungsverstärker können die Zusatzmaschinen sehr klein sein.
  • Die Zahl der Zusatzmaschinen ist beliebig groß.
  • Das gleiche gilt für die Polpaarzahl ihrer Polräder.
  • In Fig. 1 sind nur der Einfachheit halber zwei Maschinen mit niedriger Polpaarzahl dargestellt. Je nachdem welche Oberwellen in der Ausgangsspannung UT enthalten sind, werden Zusatzmaschinen mit entsprechenden Polpaarzahlen vorgesehen.
  • In der Anordnung nach Fig. 1 sind zur Einstellung der Phasenlage zwei Ständerwicklungen in jeder Zusatzmaschine erforderlich. Man kann auch mit einer Ständerwicklung auskommen, wenn die Zusatzmaschinen über Kupplungen angeschlossen sind, die eine Verstellung der gegenseitigen Winkellage zulassen (Fig. 2). Es kann aber auch auf diese Kupplungen verzichtet werden, wenn die Ständer der Zusatzmaschinen bzw. ihrer Ständerwicklungen so ausgebildet sind, daß sich durch ihre Verdrehung die Phasenlage einstellen läßt.
  • Die Polräder der Zusatzmaschinen sind zweckmäßig aus Permanentmagneten aufgebaut.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Herabsetzung der Welligkeit der Ausgangsspannung einer Gleichstromtachometermaschine oder der gleichgerichteten Ausgangsspannung einer Wechselstromtachometermaschine, bei der an die Welle der Tachometermaschine zusätzlich Tachometermaschinen angeschlossen sind, deren Ausgangsspannungen mit der Ausgangsspannung der Haupttachometermaschine in Reihe geschaltet sind, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Polräder (3, 16) der zusätzlich angeschlossenen Tachometermaschinen in ihrer Polpaarzahl den zu beseitigenden Oberwellen angepaßt sind, wobei die Ausgangsspannung jeder dieser zusätzlich angeschlossenen Tachometermaschinen bei gleichzeitiger Verstärkung nach Phase und Amplitude einstellbar ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Läufer der Zusatztachometermaschinen direkt mit der Welle der Tachometermaschine verbunden sind, daß die Ständer der Zusatztachometermaschinen zwei räumlicli um 90 elektrische Grade versetzte Wicklungen (4, 5, 17, 18) tragen und deren induzierte Spannung über Potentiometer (6, 7, 19, 20) mit Mittenanzapfung abgegriffen und getrennten Leistungsverstärkern (8, 9, 21, 22) zugeführt werden, wobei an den Potentiometern die resultierende Ausgangsspannung nach Phasenlage und Amplitude einstellbar ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer der Zusatztachometermaschinen nur eine Wicklung (4, 17) (F i g. 2) tragen und jede Zusatztachometermaschine entweder über eine drehwinkeleinstellbare Kupplung (25, 26) an die Haupttachometermaschine angeschlossen ist oder mit einer drehbaren Ständerwicklung ausgerüstet ist.
  4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polräder aus permanenten Magneten aufgebaut sind.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 704 889, 871972, 876 171.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE704889C (de) * 1938-08-27 1941-04-09 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung zur Aufnahme schneller Drehzahlaenderungen von Maschinen
DE871972C (de) * 1941-07-26 1953-03-26 Aeg Einrichtung zur genauen Messung der Drehzahl oder der Drehzahlaenderungen einer Maschinenwelle
DE876171C (de) * 1942-10-20 1953-05-11 Aeg Einrichtung zur Ermittlung der genauen Drehzahl bzw. von Drehzahlaenderungen einer Welle

Patent Citations (3)

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DE871972C (de) * 1941-07-26 1953-03-26 Aeg Einrichtung zur genauen Messung der Drehzahl oder der Drehzahlaenderungen einer Maschinenwelle
DE876171C (de) * 1942-10-20 1953-05-11 Aeg Einrichtung zur Ermittlung der genauen Drehzahl bzw. von Drehzahlaenderungen einer Welle

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