DE1488871B2 - Einrichtung zur Anzeige einer Drehzahlabweichung von der Nenndrehzahl eines Einphasenmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anzeige der Abweichung der Drehzahl eines Einphasenmotors mit einer Feldwicklung und einer über einen Kondensator an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Hilfswicklung von der Nenndrehzahl durch Messung der von der Motordrehzahl abhängigen Impedanz einer der beiden Wicklungen mittels einer dreizweigigen, bei Nenndrehzahl abgeglichenen Brücke in T-Schaltung, deren erster und zweiter Zweig die Wicklungsimpedanz der Hilfswicklung und den Kondensator enthalten, und deren dritter Zweig an ein Anzeigegerät angeschlossen ist.

Eine derartige Einrichtung ist z. B. aus der USA.-Patentschrift 3 146 433 bekannt. Diese bekannte Einrichtung dient zur Überwachung der Drehzahl eines Antriebsmotors für einen Kreisel. Die Drehzahl eines Kreisels muß sehr konstant gehalten werden, denn Abweichungen von der Nenndrehzahl führen zu Änderungen der Kreiselpräzision.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der bekannten Einrichtung ein Brückenstromkreis vorgesehen, bei dem eine Feldwicklung eines Zweiphasenmotors als ein Brückenzweig dient und ein Phasenschieberkondensator als zweiter Brückenzweig vorgesehen ist. Die übrigen Brückenzweige werden ebenfalls aus einer Induktivität und einer Kapazität gebildet. Bei Nenndrehzahl ist die Brücke abgeglichen. Bei Drehzahlabweichungen liefert die auftretende Brückendiagonalspannung ein Anzeigesignal.

Nachteilig sind dabei der verhältnismäßig hohe Aufwand für den Abgleich der Brücke nach Betrag und Phase der Wechselspannung, sowie der Umstand, daß die Brücke- ein Netzwerk mit vier Anschlüssen darstellt, wobei keiner der Ausgangsanschlüsse mit einem Eingangsanschluß auf gleichem Potential liegt, was die Verwendung eines Trenntransformators erforderlich macht, wenn die Ausgangsspannung einpolig mit Masse verbunden werden soll.

Es sei hier bemerkt, daß auch eine Einrichtung zur Ermittlung des Bewegungszustandes des Kurzschlußläufers eines Induktionsmotors bekannt ist, z. B. aus der deutschen Patentschrift 612970. Der Motor enthält dabei in bekannter Weise drei Statorwicklungen in Sternschaltung, deren eine über einen Kondensator mit dem Netz verbunden ist. Dabei ist zur Anzeige des Bewegungszustandes ein Spannungsanzeiger parallel zu dem Kondensator geschaltet. Diese Einrichtung kann jedoch nur zwischen stehendem und rotierendem Läufer unterscheiden, nicht jedoch Drehzahländerungen anzeigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die Nachteile der zuerst beschriebenen, bekannten Einrichtung zu beheben. Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß ein Widerstand und ein Hilfskondensator in Reihe zum ersten Brückenzweig und parallel zum zweiten Brückenzweig geschaltet sind und daß entweder der Hilfskondensator oder der Widerstand den dritten Brückenzweig bildet.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Einrichtung und

F i g. 2 ein Schaltschema einer abgewandelten Form der erfindungsgemäßen Einrichtung.

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 wird aus einer Wechselstromquelle 10 konstanter Frequenz über eine Leitung 12 und eine geerdete Leitung 14 eine Feldwicklung 16 eines an sich bekannten Zweiphasenmotors 18 gespeist. Eine zweite oder Hilfswicklung 20 ist mit einem Ende an die Feldwicklung 16 und über die Leitung 21 an die gemeinsame Masse angeschlossen. Das gegenüberliegende Ende der Hilfswicklung 20 ist über eine Leitung 22 an eine Platte 24 eines Phasenschieberkondensators 26 angeschlossen, dessen zweite Platte 28 an die Leitung 12 angeschlossen ist.

Die Hilfswicklung 20 des Motors 18 bildet einen

ίο ersten Zweig einer T-Brücke, die in einem zweiten Zweig den Phasenschieberkondensator 26 und in einem dritten Zweig einen Hilfskondensator 30 enthält. Der Hilfskondensator 30 ist mit der einen Platte 32 an die Leitung 22 und mit der anderen Platte 34 über eine Leitung 36 an ein Ende eines geeigneten Widerstandes 38 angeschlossen, dessen anderes Ende über eine Leitung 40 mit der Leitung 12 verbunden ist. Von der Leitung 36 führt eine Signalausgangsleitung 42 zu einem Eingangsanschluß 43 einer geeigneten Überwachungseinrichtung, die in F i g. 1 schematisch als Voltmeter 44 dargestellt ist, dessen zweiter Eingangsanschluß 45 über eine Leitung 46 an Masse * gelegt ist. *

Das Eingangssignal der T-Brücke liegt dann zwisehen der Leitung 12 und der gemeinsamen, geerdeten Leitung 21, das Ausgangssignal .der T-Brücke zwischen der geerdeten Leitung 21 und der Leitung 42.

Der Widerstand 38 und der Hilfskondensator 30 sind so gewählt, daß die T-Bfücke abgeglichen, ist und das Ausgangssignal zwischen der geerdeten Leitung 21 und der Leitung 42 den Spannungswert Null hat, wenn der Motor 18 bei der festgelegten Höchstdrehzahl oder synchronen Drehzähl, bezogen auf die Frequenz der Wechselstromquelle 10, betrieben wird, deren Ausgangsspannung zwischen der Leitung 12 und der geerdeten Leitung 21 liegt. Die am Voltmeter 44 anliegende Spannung hat dann den Wert Null. Wenn sich jedoch die Drehzahl des Motors 18 vermindert, so daß er nicht mit der vorher festgelegten Höchstdrehzahl oder im Synchronismus mit der Fre-.quenz der Wechselstromquelle 10 läuft, dann kommt die T-Brücke infolge der entstehenden Änderung der Impedanz der Hilfswicklung 20 aus dem Gleichgewicht, woraufhin die Ausgangsspannung einen bestimmten Wert erreicht, der von dem Voltmeter 44 angezeigt wird.

Der Betrag der Drehzahlverminderung wird durch die Größe der Ausgangsspannung angezeigt, die mit Abnahme der Drehzahl des Motors 18 zunimmt.

Die abgewandelte Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 2 enthält eine Wechselstromquelle 110 konstanter Frequenz, die über eine Leitung 112 und eine geerdete Leitung 114 mit einer Feldwicklung 116 eines Zweiphasenmotors 118 verbunden ist, deren anderes Ende über eine Leitung 119 geerdet ist. Eine zweite oder Hilfswicklung 120 ist mit einem Ende der Feldwicklung 116 und mit der Leitung 112 verbunden, während ihr anderes Ende über eine Leitung 122 mit einer Platte 124 eines Phasenschieberkondensators 126 verbunden ist, dessen andere Platte 128 mit der Feldwicklung 116 verbunden und ebenfalls an Masse gelegt ist.

Die Hilfswicklung 120 des Motors 118 liegt in einem zweiten Zweig einer T-Brücke, die als ersten .'..

Zweig den Phasenschieberkondensator 126 enthält, , während im dritten Zweig ein Widerstand 131 liegt, , der mit einem Ende an die Leitung 122 gelegt ist und mit dem anderen Ende über eine Leitung 133

mit einer Platte 134 eines Hilfskondensators 136 verbunden ist, dessen andere Platte 138 durch eine Leitung 140 mit der Ausgangsleitung 112 verbunden ist.

Eine Ausgangsleitung 142 für das Überwachungssignal führt von der Leitung 135 zu einem Eingangsanschluß 143 eines geeigneten Verstärkers, der einen zweiten geerdeten Eingangsanschluß 145 aufweist sowie Ausgangsleitungen 147 und 148, die zu den Eingängen eines Diodengleichrichters 150 führen, dessen Ausgangsleitungen 151 und 152 zu einer geeigneten Warneinrichtung zur Anzeige einer zu niedrigen Drehzahl führen, z. B. einer optischen Anzeigeeinrichtung, einem akustischen Alarmgerät oder einem Voltmeter 155. Wie gezeigt, kann der Eingangsanschluß 145 des Verstärkers 144 an die gemeinsame Masse gelegt werden.

Es ist ersichtlich, daß der Eingang der T-Brücke an die Leitung 112 und die gemeinsame, geerdete Eingangs-Ausgangs-Leitung 119 gelegt ist, während der Ausgang der T-Brücke über die gemeinsame, geerdete Leitung 119 und die Leitung 142 an die Überwachungseinrichtung oder den Verstärker 144 gelegt ist.

Der Widerstand 131 und der Hilfskondensator 136 sind so bemessen, daß die T-Brücke im Gleichgewicht ist, so daß das Ausgangssignal Null ist, wenn der Motor 118 mit einer vorher festgelegten Höchstdrehzahl oder Synchrondrehzahl angetrieben wird.

Wenn jedoch die Drehzahl des Motors 118 sinkt, dann gerät die T-Brücke infolge der Änderung der Impedanz der Hilfswicklung 120 aus dem Gleichgewicht, woraufhin die Ausgangsspannung einen Wert erreicht, der über den Verstärker 144 und den Gleichrichter 150 von dem Voltmeter 155 angezeigt wird.

Der Betrag der Drehzahlverminderung wird durch die Größe der an den Ausgangsleitungen 119 und 142 liegenden Spannung angezeigt, die mit der Abnahme der Drehzahl des Motors 118 zunimmt.

In den beiden in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung dient der Kondensator 26 bzw. 126 einem zweifachen Zweck, nämlich einmal der Verschiebung der Phase des Wechselstroms, der aus der Quelle 10 bzw. 110 entnommen wird, um die erforderliche Motorstart- und Laufbedingung zu schaffen, zum anderen bildet der Kondensator 26 bzw. 126 der F i g. 1 und 2 einen der Zweige der T-Brücke, während ein zweiter Zweig durch die Hilf swicklung20 (Fig. 1) oder 120 (Fig. 2) gebildet ist. Der Widerstand und der Hilfskondensator (Widerstand 38 und Kondensator 30 in F i g. 1 und Widerstand 131 und Kondensator 136 in F i g 2) sind so gewählt, daß die Ausgangsspannung E₀ Null ist, wenn der Motor 118 mit einer vorher festgelegten Höchstdrehzahl angetrieben wird. Danach erzeugt eine relativ kleine Änderung oder Abnahme der Drehzahl eine relativ große Änderung der Spannung E₀.

Die Ausführungsformen der Erfindung, die in den F i g. 1 und 2 gezeigt sind, bestehen in der Hinzufügung von nur zwei neuen Komponenten zu der bekannten Konstruktion des Zweiphasenmotors (18 in Figl und 118 in Fig. 2). Diese beiden neuen Komponenten sind ein Widerstand 38 bzw. 131 und ein Kondensator 30 bzw. 136, die auf Grund ihrer Eigenart zuverlässig im Betrieb, von geringem Gewicht, kleiner Größe und billig sind.

Darüber hinaus zeichnet sich die erfindungsgemäße Einrichtung gegenüber der bekannten dadurch aus, daß ihr ein Anschluß 21 bzw. 119 sowohl der Eingangsleitung für den Motor als auch der Ausgangssignalspannung für die Warnanlage gemeinsam ist; diese Anordnung erfordert keinen Trenntransformator zur Bildung eines solchen gemeinsamen An-Schlusses, wie es bei der bekannten Einrichtung der Fall ist.

Die Einrichtung nach der Erfindung läßt sich mit Vorteil anwenden, wenn der Motor den Rotor eines Gyroskops antreibt, wobei die Anzeigeeinrichtung die Wahrnehmung einer Verlangsamung des Rotors gegenüber seiner normalen Betriebsdrehzahl gestattet.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Anzeige der Abweichung der Drehzahl eines Einphasenmotors mit einer Feldwicklung und einer über einen Kondensator an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Hilfswicklung von der Nenndrehzahl durch Messung der von der Motordrehzahl abhängigen Impedanz einer der beiden Wicklungen mittels einer dreizweigigen, bei Nenndrehzahl abgeglichenen Brücke in T-Schaltung, deren erster und zweiter Zweig die Wicklungsimpedanz der Hilfswicklung und den Kondensator enthalten, und deren dritter Zweig an ein Anzeigegerät angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (38,131) und ein Hilfskondensator (30,136) in Reihe zum ersten Brückenzweig (20,126) und parallel zum zweiten Brückenzweig (26,120) geschaltet sind und daß entweder der Hilfskondensator (30) oder der Widerstand (131) den dritten Brückenzweig bildet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zweig der Brücke die Hilfswicklung (20) mit der veränderlichen Impedanz, der zweite Zweig den Phasenschieberkondensator (26), und der dritte Zweig den Hilfskondensator (30) enthält, und daß die Wechselstromquelle (10) zwischen den Ausgängen des Phasenschieberkondensators (26) und dieser Hilfswicklung (20), und die Anzeigevorrichtung (44) zwischen dem Ausgang der Hilfswicklung (20) und einem Punkt angeschlossen ist, der dem Hilfskondensator (30) und dem Widerstand (38) gemeinsam ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zweig der Brücke den Phasenschieberkondensator (126), der zweite Zweig die Hilfswicklung (120) mit veränderlicher Impedanz und der dritte Zweig den Widerstand (131) einschließt, und daß die Wechselstromquelle (110) zwischen den Ausgängen der Hilfswicklung (120) und des Phasenschieberkondensators, die Anzeigeeinrichtung (144,150,155) zwischen dem Ausgang des Phasenschieberkondensators und einem Punkt angeschlossen ist, der dem Widerstand (131) und dem Hilfskondensator (136) gemeinsam ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen