DE1221469B - Geraet zur Anzeige der Abweichungen einer Winkelgeschwindigkeit von einem Sollwert - Google Patents
Geraet zur Anzeige der Abweichungen einer Winkelgeschwindigkeit von einem SollwertInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
GOIp
Deutsche Kl.: 42 ο-2/01
Nummer: 1221469
Aktenzeichen: F 39404IX b/42 ο
Anmeldetag: 4. April 1963
Auslegetag: 21. Juli 1966
Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Anzeige der Abweichungen einer Winkelgeschwindigkeit
von einem Sollwert mit einem tachometrischen Wechselstromerzeuger, welcher über verschiedenartige
Impedanzen einen Differential-Komparator speist.
Die Wirkung dieser Geräte beruht darauf, daß die über die beiden verschiedenartigen Impedanzen fließenden
Ströme in unterschiedlicher Weise frequenzabhängig sind, so daß ihre Differenz von der Winkelgeschwindigkeit
abhängt, mit welcher der tachometrische Wechselstromerzeuger angetrieben wird. Bei den bekannten Geräten dieser Art werden im
allgemeinen die Impedanzen so bemessen, daß die Differenz der hindurchfließenden Ströme beim Sollwert
der Winkelgeschwindigkeit den Wert Null hat. Jede vom Differential-Komparator angezeigte Abweichung
vom Nullwert kennzeichnet dann eine Abweichung vom Sollwert der Winkelgeschwindigkeit.
Bei den bekannten Geräten dieser Art ist der Differential-Komparator meist ein einfaches Differentialmeßgerät,
das unmittelbar die Differenz der beiden Ströme anzeigt. Diese bekannten Systeme
besitzen jedoch Kennlinien, welche keine besonderen Punkte aufweisen, an welchen die erhaltenen Angaben
schnell ihre Größe oder ihren Sinn wechseln. Diese Angaben sind daher nicht genau genug, wenn
die gemessene Winkelgeschwindigkeit von dem kritischen Sollwert nur wenig abweicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Empfindlichkeit und die Genauigkeit von Geräten
dieser Art beträchtlich zu erhöhen.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Differential-Komparator als sättigbarer
Magnetverstärker ausgebildet ist, welcher zwei in Differentialschaltung arbeitende Magnetkreise enthält,
deren über die verschiedenartigen Impedanzen gespeisten Sättigungswicklungen und von einer
Wechselstromquelle gespeisten Arbeitswicklungen derart bemessen sind, daß die Ausgangskennlinie
steil über einen Wendepunkt abfällt, wenn die gemessene Winkelgeschwindigkeit durch den Sollwert
geht.
Das nach der Erfindung ausgebildete Gerät spricht nicht unmittelbar auf die Differenz der beiden über
die verschiedenartigen Impedanzen fließenden Ströme an, sondern auf die von dieser Differenz beeinflußten
Änderungen der Sättigung der beiden Magnetkreise. Dadurch ist es möglich, die Arbeitskennlinie so auszubilden,
daß sie mit großer Steilheit durch den dem Sollwert der Winkelgeschwindigkeit zugeordneten
Wendepunkt geht. Daher werden bereits sehr geringe Gerät zur Anzeige der Abweichungen einer
Winkelgeschwindigkeit von einem Sollwert
Winkelgeschwindigkeit von einem Sollwert
Anmelder:
Forges et Ateliers de Constructions Electriques
de Jeumont, Paris
Vertreter:
Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19
Als Erfinder benannt:
Jacques Peslier, Saint-Quen, Seine (Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 16. Mai 1962 (897 745)
Abweichungen vom Sollwert mit großer Empfindlichkeit und Genauigkeit angezeigt.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise erläutert.
Darin zeigt
F i g. 1 schematisch das bei der Erfindung angewendete, an sich bekannte Grundprinzip der Messung
von Frequenz- oder Winkelgeschwindigkeitsabweichungen,
F i g. 2 und 3 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung von F i g. 1,
F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel des sättigbaren Differential-Komparators in der Schaltung von F i g. 1
und
F i g. 5 die resultierende Kennlinie der Schaltung von F i g. 4.
Bei der Anordnung von Fig. 1 wird ein tachometrischer
Wechselstromerzeuger A durch ein beliebiges rotierendes Organ i? angetrieben, dessen
Winkelgeschwindigkeit ω einen bestimmten Sollwert hat; die Abweichungen von diesem Sollwert sollen
angezeigt werden und gegebenenfalls Steuer- oder Regelvorgänge oder einen Alarm auslösen. Der vom
Wechselstromerzeuger A gelieferte Wechselstrom i speist über zwei verschiedenartige parallel geschaltete
Impedanzen Z1 und Z2 einen Komparator D, welcher
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Claims (1)
- 3 4für die Differenz ihrer Ströme Z1 und Z2 empfindlich betreffenden Pfeile andeuten. Die Arbeitskennlinie ist. Die ImPCdEInZZ1 ist z.B. ein Widerstandr, des- dieser Schaltung ist in dem Diagramm von Fig. 5 sen Strom Z1 dem Wert der Winkelgeschwindigkeit ω dargestellt, das.den durch die Wicklung des Relais S und damit der Kreisfrequenz des Wechselstroms fließenden Strom als Funktion der Differenz (z2'—Z1') proportional ist; die Impedanz Z2 ist eine Kapazi- 5 zeigt. Bei geringen Werten von ω ist der Gleichtat C, deren Strom z2 zu dem Quadrat dieser Kreis- strom Z1' größer als der Gleichstrom i2. Die auf der frequenz proportional ist. Abszisse aufgetragene Differenz (i2 — Z1') ist daherDie Kennlinien der Ströme Z1 und z2 in Abhängig- negativ, und die beiden Magnetkreise 1 und 2 sindkeit von ω sind in F i g. 2 eingetragen, aus welcher im Gegenuhrzeigersinn gesättigt. Die Halbwellen Jc1hervorgeht, daß für eine bestimmte mit ωρ bezeich- io und X2, welche Flüsse in dem gleichen Sinn zu er-nete kritische Kreisfrequenz die Ordinaten der bei- zeugen suchen, bleiben daher praktisch ohne Wir-den Kurven den gleichen Wert P haben, so daß die kung, so daß die Impedanzen der ArbeitswicklungenKurve der Differenz (Z1- Z2) durch Null geht. Der 11 und 21 praktisch null sind. Der das Relais 5Komparator D ist so ausgebildet, daß er die Diffe- durchfließende Wechselstrom χ hat daher einenrenz Q1-I2) anzeigt, wie schematisch durch einen 15 durch die Ordinate P' bezeichneten hohen Wert,Zeiger α angedeutet ist. Vorzugsweise sind die Impe- und der bewegliche Umschaltkontakt 6 schließt dendanzen so bemessen, daß die Winkelgeschwindig- oberen Stromkreis 7-8^4.keit ωρ, bei der die Differenz (Z1 — I2) zu Null wird, Bei einem bestimmten höheren Wert von ω wirddem Sollwert entspricht. Jede Abweichung der Diffe- die Differenz der Gleichströme (z2'—Z1') = 0. Dierenz Q1-I2) vom Wert Null entspricht dann einer 30 Magnetkreise 1 und 2 werden nicht mehr durch dieseAbweichung vom Sollwert der Winkelgeschwindig- Differenz der beiden Gleichströme gesättigt; siekeit ω. Der Komparator muß also so ausgebildet behalten ihre remanente Sättigung, welche von densein, daß er auf das Auftreten von positiven oder gleichgerichteten Halbwellen X1 bzw. x2 herrührt,negativen Werten der Differenz (Z1-Z2) möglichst Die Impedanzen der Arbeitswicklungen 11 und 21schnell und genau anspricht. Durch Anordnung ent- a5 bleiben daher gering, und der Wechselstrom χ dessprechender Kontakte kann er ferner Anzeigevor- Relais 5 hat einen Wert P1, welcher praktisch gleichrichtungen, Sicherheitsvorrichtungen usw. betätigen. P' ist. Der Umschaltkontakt 6 bleibt also in seinerDie Impedanzen Z1 und Z2 können auch von oberen Stellung.anderer Art sein, vorausgesetzt, daß sie unterschied- Wenn die Winkelgeschwindigkeit ω dem Solllich frequenzabhängig sind. So kann z. B. die Impe- 3° wert ωρ gleich ist, kommt dieser Kontakt 6 in seine danz Z1 durch eine Reaktanz ersetzt werden, welche mittlere Stellung, bei welcher die beiden Meldevon einem Strom z3 durchflossen wird, der von ω oder Steuerkreise 8^4 und 85 abgeschaltet sind,
•unabhängig ist. Dies entspricht dem Diagramm von Bei noch größeren Werten von ω wird die Diffe-Fig. 3. Die Kurve des Stroms i? ist waagerecht, und renz (z2'— Z1') stark positiv. Dies hat zur Folge, daß die beiden Kurven schneiden sich in P unter einem 35 die Wicklungspaare 12-13 und 22-23, welche den größeren Winkel. Dies hat zur Folge, daß die Kurve durch die Wicklungen 11 und 21 erzeugten Flüssen a der Differenz (iz—i2) steiler ist. und b entgegengesetzte Flüsse erzeugen, die Magnet-Fig. 4 zeigt im einzelnen eine Ausführungsform kreisel und 2 entmagnetisieren. Jede der gleich-des Komparators D, welche besonders genau und gerichteten Halbwellen X1 und x2 muß dann die Sät-empfindlich auf die Differenz der Ströme Z1 und z2 40 tigung der Magnetkreise 1 bzw. 2 jedesmal wiederanspricht. Er ist zu diesem Zweck als sättigbarer herstellen und daher eine hohe Induktivität durch-Magnetverstärker ausgebildet, der zwei Magnet- fließen. Der Wechselstrom χ nimmt daher steil ab,kreise 1 und 2 aus leicht sättigbarem Eisen enthält. und sein Wert fällt auf einen niedrigen Wert P2, beiSie tragen Arbeitswicklungen 11 bzw. 21, von denen welchem der Kontakt 6 des Relais 5 den unterendie eine von den positiven Halbwellen X1 und die 45 Stromkreis 7-8 B einschaltet.andere von den negativen Halbwellen X2 des von Zur weiteren Vergrößerung der Empfindlichkeit einer Wechselstromquelle gelieferten Stromes χ einer derartigen Anordnung kann das Relais 5 durch durchflossen werden. Die unerwünschten Halbwellen geeignete Kippschaltungen ersetzt werden, welche werden jeweils durch eine Diode 9 bzw. 10 unter- wie entweder offene oder geschlossene Schalter ardrückt. Die Summe der beiden Teilströme fließt 50 beiten und beispielsweise als Transistor-Kippschaldurch ein als Strommesser arbeitendes Relais 5, tungen ausgeführt sind. Dadurch ist es möglich, die welches einen Umschaltkontakt 6 trägt. Die Wick- beiden Punkte P1 und p2, an denen die Stromkreise hingen 11 und 21 erzeugen in dem durch die ge- 8A oder SB erregt bzw. entregt werden, viel näher bogenen Pfeile α bzw. b angegebenen Sinn pulsie- an den kritischen Sollwert ωρ zu legen. Dementrende Amperewindungen. 55 sprechend können diese Stromkreise 8^4 und 85 dieDer durch die Impedanz Z1 fließende frequenz- gewünschte Meldung oder Regelung der Winkelabhängige StTOmZ1 des tachometrischen Wechsel- geschwindigkeit bei viel kleineren Abweichungen Stromerzeugers A wird durch eine Graetzschaltung 3 vom Sollwert bewirken.in einen Gleichstrom Z1' verwandelt; er durchfließt Zur Verringerung der Welligkeit der Ströme Z1' eine Sättigungswicklung 12 auf dem Magnetkreis 1 60 und z2' können entsprechende Glättungseinrichtungen und eine weitere Sättigungswicklung 23 auf dem benutzt werden, z. B. die gestrichelt angedeuteten Magnetkreis 2. Ebenso wird der durch die Impe- Kondensatoren C1 und C2. d®azZ2 fließende Strom z2 durch eine Graetzschaltung 4 in einen Gleichstrom i2 umgewandelt, welcher Patentansprüche:
entsprechende Sättigungswicklungen 22 und 13 65durchfließt. Die durch die Wicklungen 12 und 13 1. Gerät zur Anzeige der Abweichungen einerbzw. durch die Wicklungen 22 und 23 erzeugten Winkelgeschwindigkeit von einem Sollwert mitFlüsse sind einander entgegengerichtet, wie dies die einem tachometrischen Wechselstromerzeuger,welcher über verschiedenartige Impedanzen einen Differential-Komparator speist, dadurch gekennzeichnet, daß der Differential-Komparator als sättigbarer Magnetverstärker (D) ausgebildet ist, welcher zwei in Differentialschaltung arbeitende Magnetkreise (1,2) enthält, deren über die verschiedenartigen Impedanzen (Z1, Z2) gespeisten Sättigungswicklungen (12,13 bzw. 22, 23) und von einer Wechselstromquelle (S) gespeisten Arbeitswicklungen (11, 12) derart be- ίο messen sind, daß die Ausgangskennlinie (P'-P2) steil über einen Wendepunkt abfällt, wenn die gemessene Winkelgeschwindigkeit (ω) durch den Sollwert geht.2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetkreis (1,2) zwei Sättigungswicklungen (12,13 bzw. 22,23) trägt, die gegensinnig zueinander im Stromkreis der einen bzw. der anderen Impedanz (Z1, Z2) liegen und durch Gleichrichterschaltungen (3, 4) gespeist werden.3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklungen (11,21) ein Strommesserrelais (5) zur sichtbaren Anzeige der Abweichungen der Winkelgeschwindigkeit und/oder zur Steuerung von Signal-, Steuer- und Sicherheitskreisen (8 A, 8B) od. dgl. steuern.4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklungen (11, 21) in Serie mit entgegengesetzt gepolten Gleichrichtern (9 bzw. 10) parallel geschaltet sind und daß diese Parallelschaltung in Serie mit der Erregungswicklung des Relais (5) an einer Wechselstromquelle (S) liegt.5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Signal-, Steuer- und Sicherheitskreise (8 A, 8B) durch Kippschaltungen betätigt wird.6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltungen transistorbestückt sind.In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 300 996, 882 322;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1038 190,
1061436.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen609 590/101 7.66 © Bundesdruckerei Berlin
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