DE1255194B - Einrichtung zur Nachbildung der mittleren Luftspaltinduktion von Gleichstrommaschinen - Google Patents

Einrichtung zur Nachbildung der mittleren Luftspaltinduktion von Gleichstrommaschinen

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DE1255194B
DE1255194B DE1963S0086381 DES0086381A DE1255194B DE 1255194 B DE1255194 B DE 1255194B DE 1963S0086381 DE1963S0086381 DE 1963S0086381 DE S0086381 A DES0086381 A DE S0086381A DE 1255194 B DE1255194 B DE 1255194B
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air gap
voltage
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DE1963S0086381
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Dipl-Phys Dr-Ing Toni Bertling
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343Testing dynamo-electric machines in operation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Nachbildung der mittleren Luftspaltinduktion von Gleichstrommaschinen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Nachbildung der mittleren Lufspaltinduktion von Gleichstrommaschinen mittels eines getrennt von der Maschine angeordneten Hallwandlers.
  • Zur Erfassung der Induktion einer elektrodynamischen Maschine wurden bereits Hallwandler derart im Luftspalt angeordnet, daß die magnetische Durchflutung der Hallwandler dem Maschinenfluß verhältnisgleich ist. Der Steuerstrom für diese Hallwandler wird auf einem konstanten Wert gehalten, so daß die Hallspannung der Größe des magnetischen Flusses verhältnisgleich ist.
  • Zur Messung physikalischer Größen einer elektrischen Maschine ist es ferner bekannt, einen Hallwandler im Magnetfeld der Maschine anzuordnen und den Hallwandler in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße, z. B. dem Betriebsstrom der Maschine, zu steuern.
  • Da die Messung des magnetischen Flusses innerhalb der Maschinen vielfach Schwierigkeiten mit sich bringt, wurde auch bereits eine Anordnung vorgeschlagen, bei der der Hallwandler außerhalb der Maschine im Luftspalt eines Eisenkerns angeordnet ist. Die Magnetisierungskennlinie dieses Kernes, dessen Erregung dem Maschinenfeld verhältnisgleich gehalten ist, ist so gewählt, daß das Maschinenfeld und das Feld im Magnetjoch des Hallwandlers ein übereinstimmendes Sättigungsverhalten aufweisen. Dies wird dadurch erreicht, daß das Magnetjoch Sättigungsstege und zumindest einen einstellbaren Luftspalt erhält.
  • An Stelle des Magnetjoches mit Sättigungsstegen hat man auch schon ein Analogiemodell verwendet, das die Magnetisierungskennlinie des Fahrmotors unter Verwendung von Gleichrichtern mit ausgeprägter Schwellenspannung und besonderen Hilfsstromquellen nachzubilden gestattet. Die Magnetisierungskennlinie kann von diesem Modell lediglich als Polygonzug wiedergegeben werden.
  • Die Messung des magnetischen Flusses mit einem im Luftspalt angeordneten Hallwandler ist jedoch immer dann unmöglich, wenn die Maschine eine Kompensationswicklung besitzt, deren Leiter in den Polschuhen der Maschine liegen. Der Maschinenfluß durchflutet daher vorzugsweise die Stege zwischen den Kompensationsnuten, so daß unter den Stegen ein wesentlich stärkerer Fluß zu messen ist als unter den Nuten. Eine Anordnung eines Hallwandlers im Luftspalt ist bei solchen Maschinen also nicht mehr möglich.
  • Die Verwendung von Hallwandlern außerhalb der Maschine und die Nachbildung der Magnetisierungs- kennlinie mit Hilfe von Sättigungsstegen oder besonderen Analogiemodellen stößt auf Schwierigkeiten, wenn an die Genauigkeit des Meßergebnisses Anforderungen gestellt werden.
  • Diese Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß dadurch überwunden, daß dem Eingang eines Reglers die Differenz eines der Ankerspannung der Maschine proportionalen und eines der Hallspannung eines Hallwandlers proportionalen elektrischen Signals zugeführt ist und daß die Hall spannung dem Produkt eines der Maschinendrehzahl proportionalen Steuerstromes des Hallwandlers und eines vom Reglerausgang gesteuerten, auf den Hallwandler einwirkenden Magnetfeldes entspricht, derart, daß das vom Reglerausgang gesteuerte und im Sinn einer Beseitigung der am Reglereingang anstehenden Signaldifferenz wirkende Magnetfeld in seiner Größe der Luftspaltinduktion der Maschine verhältnisgleich ist. Wird ein in an sich bekannter Weise aus kontaktlosen Elementen aufgebauter Regler verwendet, so arbeitet die erfindungsgemäße Einrichtung ohne bewegliche Elemente. Die Genauigkeit des Meßergebnisses genügt allen üblicherweise den zur Nachbildung der mittleren Luftspaltinduktion zu stellenden Forderungen.
  • Das Meßergebnis kann ohne Zeitverzug am Ausgang der Einrichtung abgegriffen werden. Gegenüber den bekannten Ausführungen, bei denen eine Meßsonde im Luftspalt einer elektrischen Maschine angeordnet ist, entfällt der Aufwand für die Anbringung der Meßsonde. Ferner können bei der erfindungsgemäßen Einrichtung Nutenoberwellen nicht störend in Erscheinung treten.
  • In vorteilhafter Weise ist der Steuerstrom für den vom Reglerausgang gesteuerten ersten Hallwandler von einem weiteren Hallwandler geliefert, der vor einer auf die Ankerwelle aufgesetzten, metallischen Scheibe angeordnet ist und der von zwei an sich gleich großen, jedoch antiparallelen Flüssen, die sich über den Scheibenkörper schließen, erregt ist.
  • In der Zeichnung ist em Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das eine Einrichtung zur Nachbildung der mittleren Luftspaltinduktion eines in Bremsschaltung betriebenen Fahrmotors zeigt.
  • Der Fahrmotor 1 ist mit seinem Anker 2 auf dem Bremswiderstand 3 geschaltet. Die Erregerwicklung 4, die den Maschinenfluß erzeugt, wird aus einer nicht dargestellten Stromquelle gespeist, deren Ausgangsspannung so zu steuern bzw. zu regeln ist, daß ein gewünschtes Motormoment erzeugt wird. Zur Erfassung der mittleren Luftspaltinduktion und damit zur Erfassung des von dem Fahrmotor 1 erzeugten Drehmomentes, das durch das Produkt aus Luftspaltinduktion und Ankerstrom bestimmt ist, ist auf der Ankerwelle 5 eine metallische Scheibe 6 aufgesetzt.
  • Dieser Scheibe steht ein Hallwandler 7 gegenüber, der von zwei an sich gleich großen, jedoch antiparallelen Flüssen 1 und 2 durchsetzt wird, die von zwei neben dem Hallwandler 7 angeordneten Stabmagneten 8 und 9 erzeugt werden. Die Flüsse der Stabmagnete 8 und 9 durchsetzen die Scheibe und den vor der Scheibe angeordneten Hallwandler7. Der Steuerstrom für den Hallwandler 7 wird aus der Batterie 10 geliefert. Solange die Scheibe steht, heben sich die Flüsse 1 und 2 im Bereich des Hallwandlers 7 gegenseitig auf. Sobald die Scheibe jedoch rotiert, verschiebt sich durch Rückwirkung der erzeugten Wirbelströme die Lage und die Richtung der aus der Scheibe 8 austretenden Flüsse derart, daß der aus den beiden Flüssen di1 und 2 resultierende Summenfluß im Bereich des Hallwandlers 7 von Null verschieden ist und eine Hallspannung Uv erzeugt, die der Drehzahl der Scheibe verhältnisgleich ist.
  • Die Hallspannung Uv wird nun dazu verwendet, im Hallwandler 11 einen Steuerstrom zu erzeugen, dessen Stärke der Drehzahl des Fahrmotors proportional ist. Die Erregung für den Hallwandler 11 erzeugt die Erregerspule 12, die an einen Regler 13 angeschlossen ist. Als Stellgröße ist dem Regler 13 die Differenz aus der der Ankerspannung proportionalen Spannung UA und der Ausgangsspannung UH des Hallwandlers 11 zugeführt. Die Ankerspannung UA ist dem Produkt aus Drehzahl und Maschinenfluß proportional, während die Hallspannung Un gleich dem Produkt aus der im Hallwandler 7 gemessenen Dreh- zahl w des Fahrmotors 1 und dem von der Wicklung 12 erzeugten Erregerfluß ist. Solange die Differenz zwischen der Ankerspannung UA und der Hallspannung U11 nicht zu Null geworden ist, so lange verändert der Regler 13 entsprechend der Größe und dem Vorzeichen der als Stellgröße wirkenden Differenz den Strom in der Erregerwicklung 12 und damit den den Hallwandler 11 durchsetzenden Fluß. Bei Gleichheit der Ankerspannung und Hallspannung entspricht unter den hier gegebenen Voraussetzungen der Erregerfluß des Hallwandlers 11 dem Maschinenfluß und damit der Luftspaltinduktion.
  • Die auf diese Weise gewonnene Erregerspannung des Hallwandlers 11 kann nun dazu benutzt werden, das Produkt aus Luftspaltinduktion und Ankerstrom zu bilden, das dem Drehmoment des Motors 1 verhältnisgleich ist.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Nachbildung der mittleren Luftspaltinduktion von Gleichstrommaschinen mittels eines getrennt von der Maschine angeordneten Hallwandlers, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß dem Eingang eines Reglers die Differenz eines der Ankerspannung der Maschine proportionalen und eines der Hallspannung eines Hallwandlers proportionalen elektrischen Signals zugeführt ist und daß die Hallspannung dem Produkt eines der Maschinendrehzahl proportionalen Steuerstromes des Hallwandlers und eines vom Reglerausgang gesteuerten, auf den Hallwandler einwirkenden Magnetfeldes entspricht, derart, daß das vom Reglerausgang gesteuerte und im Sinn einer Beseitigung der am Reglereingang anstehenden Signaldifferenz wirkende Magnetfeld in seiner Größe der Luftspaltinduktion der Maschine verhältnisgleich ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom für den vom Reglerausgang gesteuerten ersten Hallwandler von einem zweiten Hallwandler geliefert ist, der vor einer auf die Ankerwelle aufgesetzten, metallischen Scheibe angeordnet ist und der von zwei an sich gleich großen, jedoch antiparallelen Flüssen, die sich über den Scheibenkörper schließen, erregt ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift S 37134 IX/42 K (bekanntgemacht am 3. 5. 1956).
DE1963S0086381 1963-07-26 1963-07-26 Einrichtung zur Nachbildung der mittleren Luftspaltinduktion von Gleichstrommaschinen Pending DE1255194B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0071214A1 (de) * 1981-07-31 1983-02-09 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zur Ermittlung der Bremskräfte von Kommutatorfahrmotoren

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0071214A1 (de) * 1981-07-31 1983-02-09 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zur Ermittlung der Bremskräfte von Kommutatorfahrmotoren

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