DE1217112B

DE1217112B - Anordnung zur Messung der Drehzahl von laeufergespeisten Drehstrom-Nebenschlussmaschinen

Info

Publication number: DE1217112B
Application number: DES79083A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Ludwig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-04-19
Filing date: 1962-04-19
Publication date: 1966-05-18

Description

Anordnung zur Messung der Drehzahl von läufergespeisten Drehstrom-Nebenschlußmaschinen Zur Drehzahlmleslsung von elektrischen Maschinen ist es bekannt, an ein Wellenende der Maschine einen Drehzahlmesser, z. B. einen Magnetinduktor oder ein mechanisches Meßwerk anzukuppeln.
Steht wegen der räumlichen Verhältnisse kein Platz für den Drehzahlmesser zur Verfügung oder sind beide Wellenenden anderweitig, z. B. durch Verwendung eines zusätzlichen Lüfters, für die Fremdbelüftung oder eines Bremswächters besetzt, so müssen andere Lösungswege beschritten werden.
Die vorgenannten Verhältnisse liegen dabei häufig bei läufergespeisten Konunutatormaschinen und asynchronen Einankerumformern, insbesondere bei läufergespeisten Drehstrom-Nebenschlußmaschinen, vor.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Drehzahl von läufergespeisten Drehstrom-Nebenschlußmaschinen. Die Lösung besteht erfindungsgemäß Idarin, daß an die Sekundärwicklung der Drehstrom-Nebenschlußmaschine eine in der Drehzahl frequenzabhängige Maschine angeschlossen ist, die ihrerseits mechanisch mit einer Induktionsschleifringläufermaschine gekuppelt ist, und daß die Induktionsschleifringläufermaschine eingangsseitig an eine Spannungsquelle gleicher Frequenz wie die Drehstrom-Neb ens chiußmas chine angeschlossen ist, so daß an der Sekundärwicklung der Induktionsschleifringläufermaschine eine Spannung ansteht, die ein Maß für die zu messende Drehzahl ist.
Es ist bereits eine Anordnung zur Drehzahlmessung eines Asynchronmotors bekanntgeworden, bei der an die Schleifringe einer Asynchronmaschine ein Synchronmotor angeschlossen ist, dessen Läufer mit einem Generator zur Spannungserzeugung gekuppelt ist. Die Anwendung dieser bekannten Drehzahlmeßeinrichtung auf läufergespeiste Drehstrom-Nebenschlußmaschinen ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, da an den Schleifringen einer läufergespeisten Asynchronmaschine immer eine konstante Frequenz und Spannung vorhanden ist.
Es ist außerdem eine Einrichtung zur Drehzahlmessung bekanntgeworden, die aus zwei in Kaskade geschalteten Asynchronmaschinen besteht, von denen eine Ständerwicklung ans Netz angeschlossen und die zweite Ständerwicklung mit einem Meßinstrument verbunden ist. Auch diese Anordnung ist mit dem Erfindungsgegenstand nicht vergleichbar, da die Läufer der Asynchronmaschinen mit - auf der Welle der Maschine, deren Drehzahl bestimmt werden soll, angeordnet sein müssen, während es gerade Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Drehzahlmessung zu ermöglichen, ohne daß Anbauten an einem Wellenende der Maschine vorzunehmen sind.
Zur näheren Erläuterung wird auf das Ausführungsbeispiel in der Zeichnung verwiesen.
Der läufergespeiste Drehstrom-Nebenschlußmotor 1 ist mit seinen Schleifringen 2, 3 und 4 über eine Verbindungsleitung 5 an das Drehstromnetz R, S, T angeschlossen. Die Sekundärwicklung des Drehstrom-Nebenschlußmotors ist mit einem Synchronmotor 11, also einer in der Drehzahl frequenzabhängigen Maschine, verbunden. Als Synchronmotor eignet sich z. B. ein Reluktanzmotor oder jeder andere seibstanlaufende Synchronmotor.
Der Läufer 11 a des Synchronmotors 11 ist mit dem Läufer 12a eines Drehstrom-Schleifringläufermotors 12 direkt gekuppelt. Die Ständerwicklung 12 b des Drehstrom-Schleifringläufermotors 12 ist an das Drehstromnetz R, S, T, das also die gleiche Frequenz aufweist wie das Speisenetz des Drehstrom-Nebenschlußmotors 1, angeschlossen. An die Schleifringe des Drehstrom-Schieifringläufermotors 12 ist eine Gleichrichterbrückenschaltung 13 angeschlossen, deren Ausgang mit dem Eingang des Drehspulmeßinstrumentes 14 verbunden ist. Die Skala des Drehspulmeßinstrumentes kann direkt in Drehzahlen geeicht sein, und zwar fortlaufend vom untersynchronen zum übersynchronen Drehzahlbereich.
Die Wirkungsweise der vorher beschriebenen Anordnung ist folgende: Es wird für alle dargestellten Motoren gleiche Polpaarzahl angenommen.
Das durch das Drehstromnetz im Drehstrom-Nebenschlußmotor 1 hervorgerufene Drehfeld hat die Drehzahl nO.
Die Drehzahl des Läufers des Drehstrom-Nebenschlußmotors sei n, und die relative Drehzahl zwischen den beiden vorgenannten Drehzahlen sei nS, dann läßt sich -folgende Beziehung aufstellen nn = n0 # ns, wobei das negative oder positive Vorzeichen, je nachdem, ob die Drehzahl des Drehstrom-Nebenschlußmotors im untersynchronen oder übersynchronen Gebiet liegt, Gültigkeit hat.
Die relative Drehzahl nS ist direkt verhältnisgleich der Frequenz f, der an den Kollektorbürsten für die Speisung des Synchronmotors 11 abgenommenen Spannung. Hat der Synchronmotor 11 die gleiche Polpaarzahl wie der läufergespeiste Drehstrom-Nebenschlußmotorl, so dreht sich der Läufer des Synchronmotors 11 mit der Drehzahl n,. Damit weist auch der Läufer des Drehstrom-Schleifringläufermotors 12 die gleiche Drehzahl n, auf, und zwar in der einen Drehrichtung im untersynchronen Gebiet des Drehstrom-Nebenschlußmotors und in der anderen Drehrichtung im übersynchronen Gebiet, da sich beim Übergang vom untersynchronen Gebiet in das übersynchnone Gebiet die relative Drehrichtung des Drehfeldes umdreht und somit auch der Synchronmotor seine Drehrichtung ändert.
Das Ständerdrehfeld des Drehstrom-Schleifringläufermotors 12 dreht sich ebenfalls mit der Drehzahn,, da die Ständerwicklung des Drehstrom-Schleifringläufermotors 12 an das gleiche Drehstromnetz R, S, T wie der Drehstrom-Nebenschlußmotor 1 angeschlossen ist. Für den Drehstrom-Schleifringläufermotor 12 gilt somit = no - n2.
Damit stimmt aber die relative Drehzahl n2 des Drehstrom-Schleifringläufermotors 12 mit der Läuferdrehzahi nn des Drehstrom-Nebenschlußmotors 1 überein.
Da die Schlupffrequenz 12 und die Schlupfspannung U2 des Drehstrom-Schleifringläufermotors 12 wiederum verhältnisgleich zur Schlupfdrehzahl n2 sind, so stellen diese ein Maß für die zu erfassende Drehzahlen dar. Die Schlupfspannung U2 wird in der angeschlossenen Gleichrichterbrückenschaltung 13 gleichgerichtet und kann von dem an diese angeschlossenen Drehspulmeßinstrument gemessen werden.
Bei der vorhergehenden Erläuterung wurde von gleicher Polpaarzahl aller Motoren ausgegangen.
Werden verschiedenpolige Maschinen und ein entsprechendes Zwischengetriebe zwischen dem Synchronmotor und dem Drehstrom-Schleifringläufermotor vorgesehen, so ändert dies an der Wirkungsweise nichts.
Wird an Stelle des Synchronmotors ein in der Drehzahl nicht streng mit der Frequenz verhältnisgleicher Motor, z. B. ein Asynchronmotor, verwendet, so ist dessen Abweichung von der jeweiligen synchronen Drehzahl zu ts entsprechend zu berücksichtigen.

Claims

Patentanspruch: Anordnung zur Messung der Drehzahl von läufergespeisten Drehstrom-Nebenschlußmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sekundärwicklung der Drehstrom-Nebenschlußmaschine eine in der Drehzahl frequenzabhängige Maschine angeschlossen ist, die ihrerseits mechanisch mit einer Induktions-Schleifringläufermaschine gekuppelt ist, und daß die Induktions-Schleifringläufermaschine eingangsseitig an eine Spannungsquelle gleicher Frequenz wie die Drehstrom-Nebenschlußmaschine angeschlossen ist, so daß an der Sekundärwicklung der Induktions-Schleifringläufermaschine eine Spannung ansteht, die ein Maß für die zu messende Drehzahl ist. ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 389 577, 577 123.