DE1273837B - Verfahren zur Ermittlung des Taumelfehlers zwischen dem Rotor und dem Stator elektromechanischer Messumformer zur Umformung des Rotordrehwinkels in den Phasenwinkel einer Wechselspannung - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung des Taumelfehlers zwischen dem Rotor und dem Stator elektromechanischer Messumformer zur Umformung des Rotordrehwinkels in den Phasenwinkel einer Wechselspannung

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DE1273837B
DE1273837B DE1961C0024357 DEC0024357A DE1273837B DE 1273837 B DE1273837 B DE 1273837B DE 1961C0024357 DE1961C0024357 DE 1961C0024357 DE C0024357 A DEC0024357 A DE C0024357A DE 1273837 B DE1273837 B DE 1273837B
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rotor
electrodes
alternating voltage
electrode
phase angle
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DE1961C0024357
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Inventor
Dipl-Phys Dr Eberhard Frisch
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Continental Elektronidustrie AG
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Continental Elektronidustrie AG
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00Electric signal transmission systems
    • G08C19/38Electric signal transmission systems using dynamo-electric devices

Description

  • Verfahren zur Ermittlung des Taumelfehlers zwischen dem Rotor und dem Stator elektromechanischer Meßumformer zur Umformung des Rotordrehwinkels in den Phasenwinkel einer Wechselspannung Es sind elektromechanische Meßumformer, bestehend aus zwei in geringem Luftabstand einander gegenüberstehenden metallisierten Flächen, zwischen denen eine kapazitive Kopplung besteht, bekanntgeworden., die zur Umformung des mechanischen Verdrehungswinkels der einen Fläche (Rotor) gegen die andere Fläche (Stator) in den Phasenwinkel einer Wechselspannung Anwendung finden.
  • Zur Herbeiführung einer einwandfreien Funktion derartiger Anordnungen ist es erforderlich, daß bei der Fertigung des Meßumformers die Lagerung des gegen den Stator verdrehbaren Rotors so gewählt ist, daß die beiden miteinander in elektrischer Wechselwirkung stehenden Umformer$ächen über ihre ganze Ausdehnung einen gleichmäßigen Luftabstand aufweisen. Außerdem müssen die bezüglich der Drehachse des Rotors rotationssymmetrisch gelegenen Metallisierungen beider Umformerflächen mit ihrem Mittelpunkt in der Rotordrehachse liegen. Die Meßumformer werden deshalb vor ihrer endgültigen Montage justiert, wobei sie einem Prüfverfahren hinsichtlich der gegenseitigen Orientierung des Rotors und des Stators unterworfen werden. Es ist hierzu bekannt, den Abstand zwischen den Flächen des Rotors und des Stators auf optischem Wege zu messen. Derartige Meßverfahren haben jedoch nicht befriedigt, weil mit ihrer Hilfe der tatsächlich interessierende Abstand zwischen den Metallisierungen beider Umformerflächen nicht mit hinreichender Exaktheit erfaßt werden kann. Es sind deshalb auch elektrische Prüfverfahren gebräuchlich, bei denen der fertigmontierte elektromechanische Meßumformer einer Funktionsprüfung in der Weise unterworfen wird, daß der Meßumformer mit Wechselspannung gespeist und die dem Ausgang entnehmbare Wechselspannung hinsichtlich des Verlaufs ihres Phasenwinkels als Funktion des Rotordrehwinkels untersucht wird.
  • Der Phasenwinkel muß bekanntlich eine lineare Funktion des Rotordrehwinkels sein. Der lineare Verlauf wird durch Fehljustierangen bzw. Exzentrizitäten zwischen dem Rotor und dem Stator gestört, wobei sich periodisch verlaufende Phasenwinkelfehler ergeben, deren Analyse Rückschlüsse auf die Dejustierungen des elektromechanischen Meßumformers zuläßt. Das: Verfahren ist sehr umständlich.
  • Zur Verbesserung des bekannten elektrischen Prüfverfahrens wird ein Verfahren zur Ermittlung des Taumelfehlers zwischen dem Rotor und dem Stator elektromechanischer Meßumformer zur Umformung des Rotordrehwinkels in den Phasenwinkel einer dem Umformer entnehmbaren Wechselspannung, bestehend aus zwei in geringem Luftabstand einander gegenüberstehenden und relativ gegeneinander verdrehbar gelagerten metallisierten Flächen, deren Metallisierungen durch Ausnehmungen in elektrisch voneinander isolierte Elektroden zerlegt sind, wobei zusammengehörige Elektrodenteile konzentrisch zur Rotordrehachse liegend galvanisch derart miteinander verbunden sind, daß bei kapazitiver Kopplung der Elektroden beider Flächen bei Wechselspannungspeisung der Elektroden der einen Fläche an Elektroden der anderen Fläche eine Wechselspannung mit variablem Phasenwinkel abgreifbar ist, vorgeschlagen, das sich dadurch kennzeichnet, daß mindestens auf einer der beiden Flächen ein im Abstand von der Rotordrehachse in einem Winkelsektor gelegenes Elektrodenteilstück galvanisch von den, übrigen, konzentrisch zur Rotordrehachse liegenden Elektrodenteilen durch Ausnehmungen in der Metallisierung isoliert und die von diesem Elektrodenteilstück und der Metallisierang der auf der Gegenfläche gelegenen Elektrode gebildete Kapazität als Funktion des Rotordrehwinkels unter Anwendung an sich bekannter Kapazitätsmeßmittel gemessen wird.
  • Das Verfahren nach der Erfindung bietet den Vorzug, daß einmal direkt die Orientierung des Rotors zum Stator erfaßbar und daß zum anderen gleichzeitig auch die Fehlerfreiheit des in der Metallisierung liegenden Elektrodenmusters prüfbar ist. Für die erstgenannte Prüfung genügt es an sich, wenn auf einer der beiden Flächen des Meßumformers ein Elektrodenteilstück isoliert wird. Die zweite Prüfmöglichkeit erfordert indessen, daß sämtliche normalerweise galvanisch verbundenen Elektroden untereinander prüfbar sind. In diesem Fall muß jede der vorhandenen Elektroden wenigstens ein isoliertes Teilelektrodenstück aufweisen.
  • Das Verfahren nach der Erfindung ist an Hand der Figuren naher erläutert.
  • F i g. 1 zeigt einen Teil des Rotors eines kapazitiven elektromechanischen: Meßumformers in; Draufsicht; F i g. 2 erläutert den dazugehörigen Statur; F i g. 3 versinnbildlicht die Lagerung des Rotors und des Stators im normalen Betriebsfall, während F i g. 4 eine einfache Meßvorridhtung nach der Erfindung schematisch wiedergibt.
  • In F i g. 1 bezeichnet 1 eine kreisringförmige Glasscheibe, die auf ihrem äußeren Rand 2 mit einer bezifferten Kreisteilung ausgestattet ist. Konzentrisch zum Mittelpunkt der Kreis,ringsoheibe sind auf die Oberfläche der Scheibe zwei flächengleiche Metallisierungen in Form elektrisch voneinander isolierter Ringflächen 3 und 4 aufgebracht. Diese sind durch eine Ausnehmung 5, die durch die Metallisierung verläuft, elektrisch voneinander isoliert. In den Metallflächen 3 und 4 sind mäanderförmig verlaufende Aussparungen 6 bzw. 7 -eingebracht, so d@aß sich auf beiden Flächen fingerförmig ineinandergreifende Elektroden 8, 9 bzw. 10, 11 bilden. Jede der vier Elektroden steht über durch die Glasscheibe 1 hindurchgreifende Bohrungen 13, 14 bzw. 15, 16 und nicht näher dargestellte Zuleitungen mit elektrischen Weehselspannungsquellen in Verbindung, wobei die Elektroden der Ringfläche 3 gegenphasig mit einer Wechselspannung speisbar sind. Die beiden Elektroden der Ringfläche 4 werden ebenfalls gegenphasig durch eine Wechselspannung gespeist, welche um 90° gegen die entsprechenden Speisespannungen der Ringfläche 3 phasenverschoben ist.
  • In F i g. 2 ist ein Teil des Stators der Anordnung dargestellt. Der Statur besteht ebenfalls aus einer aus Glas gefertigten, kreisringförmig ausgebildeten Scheibe 17, die auf der Kreisringfläche 18 eine Metallisierung aufweist. Die Metallisierung 18 ist durch die mäanderförmig verlaufende Ausnehmung 19 in zwei Elektroden 20 und 21 zerlegt.
  • Die Kreisringflächen 3, 4 und 18 werden, wie in F i g. 3 angedeutet, in geringem Luftabstand einander mit ihren Metallisierungen gegenüberstehend gelagert, wobei der Rotor 1 gegen den Statur 1.7 verdrehbar ist. Bei entsprechender Speisung des Rotors ist an den Elektroden 20 und 21 des Stators über die Zuleitungen 22 und 23 eine Wechselspannung abgteifb:ar, deren Phasenwinkel mit dem Rotordrehwinkel veränderlich-ist.
  • Zur Prüfung der Orientierung des Rotors gegen den Statur des beschriebenen Meßumformers ist z. B. auf der Metallisierung des Rotors in einem Winkelsektor a ein Elektrodenteilstüdk 26 an sich beliebiger Form durch Ausnehmungen 24 und 25 von dem Rest der betreffenden Elektrode 11 des Rotors galvanisch isoliert. Das isolierte Elektrodenteilstück 26 bildet in Verbindung mit der Gesamtheit der Elektroden 20, 21 des Stators 17 eine Kapazität, die als Funktion des Rotordrehwinkels meßbar ist. Zur Messung dieser Kapazität kann jede an sich beliebige Kapazitätsmeßvorrichtung benutzt werden, wobei sich die Justierungen zwischen dem Rotor und dem Statur der Anordnung in einer Kapazitätsänderung dieser Kapazität zu erkennen geben. Der Winkelsektor « ist an sich beliebig. Bevorzugt wird a zu 180° gewählt. Mit 27 ist ein Ansehluß der Elektrode 26 bezeichnet, der im nurmalen Betrieb des Meßumformers mit 16 über eine Leitung verbunden ist.
  • In weiterer Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung wird vorgeschlagen, symmetrisch zum Winkelsektor. a gegen diesen um 180° versetzt in einem zweiten Winkelsektor der gleichen Größe ein zweites Elektrodenteilstück von den übrigen Elektroden galvanisch zu trennen und die Kapazitätsdifferenz zwischen den so entstandenen beiden Kapazitäten als Funktion des Rotordrenwinkels zu messen. Eine Meßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in F i g. 4 angedeutet, wobei Cl und C2 die beiden symmetrisch zueinander liegenden Kapazitäten bezeichnen und C3, C4 zwei feste Kapazitäten gleicher Größe sind. Das Meßinstrument 51 ist phasenempfindlich, um das Vorzeichen .der Kapazitätsdifferenz mitzuerfassen. Zweckmäßig wählt man als Meßinstrument 51 ein registrierendes Meßinstrument, wobei bei Verwendung eins Schreibers der Verschub des Registriermaterials vorzugsweise mit der Drohung des Rotors gekuppelt wird.
  • Das Verfahren nach der Erfindung weist daneben - wie bemerkt - den Vorzug auf; daß Störungen bzw. Beschädigungen im Elektrodenmuster der dem isolierten Sektor 26 gegenüberstehenden, Platte, die den Normalbetrieb behindern, ohne weiteres beim Ablauf des Prüfvorgangs erkennbar werden.
  • Vorzugsweise werden daher beide Platten 1 und 17 mit solchen isolierten Sektoren -versehen. Es können dann jederzeit beide Platten auf etwaige Beschädigungen geprüft werden, ohne das Plattensystem demontieren zu müssen oder überhaupt etwas medhaniscb daran verändern zu müssen. Die Ringfläche 3 wird deshalb ebenfalls mit wenigstens einem isolierten Elektrodenteilstück ausgestattet. Um dabei auch Besdhädigungen in dem von den inneren Elektroden 8,9 überdeckten Teil der Elektroden 20, 21 erfassen zu können, ist es weiterhin erforderlich, da.ß mindestens eine der Elektroden 20, 21 ebenfalls einen vom Rest der Elektrode getrennten Sektor aufweist.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Ermittlung des Taumelfehlers zwischen dem Rotor und dem Statur elektromechanischer Meßumformer zur Umformung des Rotordrehwinkels in den Phasenwinkel einer dem Meßumformer entnehmbaren Wechselspannung, bestehend aus zwei in geringem Luftabstand einander gegenüberstehenden und relativ gegeneinander verdrehbar gelagerten metallisierten Flädhen, deren Metallisierungen durch Ausnehmungen. in elektrisch voneinander isolierte Elektroden zerlegt sind, wobei zusammengehörige Elektrodenteile konzentrisch zur Rotordrehachse liegend galvanisch derart miteinander verbunden sind, daß bei kapazitiver oder induktiver Kopplung der Elektroden beider Flächen bei Wechselspannungsspeisung der Elektroden der einen Fläche an Elektroden der anderen Fläche eine Wechselspannung mit variablem Phasenwinkel abgreifbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf einer der beiden Flächen (4) ein im Abstand von der Rotordrehachse in einem Winkelsektor gelegenes Elektrodenteilstück (26) galvanisch von den übrigen, konzentrisch zur Rotordrehachse liegenden Elektrodenteilen (11) durch Ausnehmungen (24, 25) in der Metallisierung isoliert und die von diesem Elektrodenteilstück und der Metallisierung der auf der Gegenfläche (18) gelegenen Elektrode (20, 21) gebildete Kapazität als Funktion des Rotordrehwinkels unter Anwendung an sich bekannter Kapazitätsmeßmittel gemessen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei um 180° gegeneinander versetzte Elektrodenteile galvanisch von den übrigen Elektroden getrennt zur Messung herangezogen werden.
  3. 3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ass Elektrodenteilstücke 180°-Sektoren dienen.
DE1961C0024357 1961-06-13 1961-06-13 Verfahren zur Ermittlung des Taumelfehlers zwischen dem Rotor und dem Stator elektromechanischer Messumformer zur Umformung des Rotordrehwinkels in den Phasenwinkel einer Wechselspannung Pending DE1273837B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2601088A1 (de) * 1975-01-17 1976-07-22 Farrand Ind Inc Lagemesswertumwandler

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