DE1488871C

DE1488871C - Device for displaying a speed deviation from the nominal speed of a single-phase motor

Info

Publication number: DE1488871C
Authority: DE
Inventors: Sanford Louis Pompton Plains N.J. Blackman (V.St.A.). GOIr 1-08
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp

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 Kon-. densator enthalten, und deren dritter Zweig an ein Anzeigegerät angeschlossen istThe invention relates to a device for displaying the deviation of the speed of a single-phase motor with a field winding and one through a capacitor to one. AC power source connected Auxiliary winding from the nominal speed by measuring the motor speed-dependent impedance one of the two windings by means of a three-branch bridge in T circuit, the first and second branches of which are the winding impedance of the auxiliary winding and the con. included capacitor, and the third branch is connected to a display device

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.Such a device is z. Known from US Pat. No. 3,146,433. This well-known facility is used to monitor the speed of a drive motor for a gyro. The speed of a Gyroscope must be kept very constant, because deviations from the nominal speed lead to Changes in the precision of the gyro.

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.To solve this problem, a bridge circuit is provided in the known device a field winding of a two-phase motor serves as a bridge arm and a phase shift capacitor is provided as a second branch of the bridge. The remaining branches of the bridge are also made from one Inductance and a capacitance formed. The bridge is balanced at the nominal speed. In case of speed deviations the occurring bridge diagonal voltage supplies a display signal.

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.The disadvantage here is the relatively high cost of balancing the bridge according to the amount and phase of the alternating voltage, as well as the fact that the bridge is a network with four connections represents, wherein none of the output connections is at the same potential as an input connection. which requires the use of an isolating transformer if the output voltage is monopolar should be connected to ground.

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.It should be noted here that there is also a device for determining the state of motion of the squirrel-cage rotor an induction motor is known, e.g. B. from German Patent 612970. The engine contains in a known manner three stator windings in star connection, one of which via a capacitor connected to the network. There is a voltage indicator to display the state of motion connected in parallel with the capacitor. However, this facility can only be used between standing and distinguish rotating rotor, but do not show changes in speed.

>■ 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.> ■ The object of the present invention is to address the disadvantages the known device described first. According to the invention, this is done by that a resistor and an auxiliary capacitor in series with the first bridge branch and parallel to the second bridge arm are connected and that either the auxiliary capacitor or the resistor third bridge branch forms.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigtThe invention is described in more detail with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Einrichtung undF i g. 1 shows a circuit diagram of the device according to the invention and

F i g. 2 ein Schaltschema einer abgewandelten Form der erfindungsgemäßen Einrichtung,F i g. 2 a circuit diagram of a modified form of the device according to the invention,

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 wird aus einer Wechsclstromquelle 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.In the embodiment according to FIG. 1 constant frequency over a line 12 and a grounded line 16 is fed a 14 a field winding in a conventional two-phase motor 18 from a Wechsclstromquelle 10th A second or auxiliary winding 20 is connected at one end to the field winding 16 and via the line 21 to the common ground. The opposite end of the auxiliary winding 20 is connected via a line 22 to a plate 24 of a phase shift capacitor 26 , the second plate 28 of which is connected to the line 12.

Die Hilfswicklung 20 des Motors 18 bildet eiiv;n 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 4i) mit der Leitung 12 verbunden ist.The auxiliary winding 20 of the motor 18 forms a first branch of a T-bridge which contains the phase shift capacitor 26 in a second branch and an auxiliary capacitor 30 in a third branch. The auxiliary capacitor 30 is connected with one plate 32 to the line 22 and with the other plate 34 via a line 36 ^ to one end of a suitable resistor 38, the other end of which is connected to the line 12 via a line 4i).

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.A signal output line 42 leads from the line 36 to an input connection 43 of a suitable one Monitoring device, which is shown in FIG. 1 is shown schematically as a voltmeter 44, the second Input terminal 45 is connected to ground via a line 46.

Das Eingangssignal der T-Brücke liegt dann zwischen der Leitung 12 und der gemeinsamen, geerdeten Leitung 21, das Ausgangssignal der T-Brücke zwischen der geerdeten Leitung 21 und der Leitung 42.The input signal of the T-bridge is then between the line 12 and the common, grounded line 21, the output signal of the T-bridge between the grounded line 21 and the line 42.

Der Widerstand 38 und der Hilfskondensator 30 sind so gewählt, daß die T-Brücke 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 Drehzahl, 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 Frequenz 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.The resistor 38 and the auxiliary capacitor 30 are selected so that the T-bridge is balanced and the output signal between the grounded line 21 and the line 42 has the voltage value zero when the motor 18 is at the specified maximum speed or synchronous speed, based on the Frequency of the alternating current source 10 is operated. · The output voltage between 'the line 12 and the grounded line 21 is. The voltage present at voltmeter 44 then has the value zero. However, if the speed of the motor 18 decreases so that it does not run at the predetermined maximum speed or in synchronism with the frequency of the AC power source 10 , then the T-bridge comes out of balance as a result of the resulting change in the impedance of the auxiliary winding 20, whereupon the output voltage reaches a certain value indicated by the voltmeter 44.

Der Betrag der Drehzahlverminderung wird durch die Größe der Ausgangsspannung angezeigt, die mit Abnahme der Drehzahl des Motors 18 zunimmt.The amount of the speed reduction is indicated by the magnitude of the output voltage, which increases as the speed of the motor 18 decreases.

Die abgewandelte Aüsführungsform 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.The modified embodiment of the invention according to FIG. 2 includes an AC power source 110 of constant frequency connected by a line 112 and a grounded line 114 to a field winding 116 of a two-phase motor 118 , the other end of which is grounded by a line 119. A second or auxiliary winding 120 is connected to one end of the field winding 116 and to the line 112 , while its other end is connected via a line 122 to a plate 124 of a phase shifting capacitor 126 , the other plate 128 of which is connected to the field winding 116 and also to ground is laid.

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 The auxiliary winding 120 of the motor 118 is located in a second branch of a T-bridge, which contains the phase-shifting capacitor 126 as the first branch, while a resistor 131 is located in the third branch, one end of which is connected to the line 122 and the other end over it a line 133

mit einer Platte 134 eines Hilfskondensators 136 verbunden ist, dessen andere Platte 138 durch eine Leitung 140 mit der Ausgangsleitung 112 verbunden ist.is connected to one plate 134 of an auxiliary capacitor 136, the other plate 138 of which by a line 140 is connected to the output line 112.

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.An output line 142 for the monitoring signal leads from the line 135 to an input terminal 143 of a suitable amplifier, the one second grounded input terminal 145 and output lines 147 and 148 leading to the inputs lead of a diode rectifier 150, the output lines 151 and 152 of which lead to a suitable Warning device to display a too low speed, z. B. an optical display device, an audible alarm or voltmeter 155. As shown, the input terminal 145 of the amplifier 144 can be connected to the common Mass to be laid.

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.It can be seen that the input of the T-bridge is connected to line 112 and the common, grounded Input-output line 119 is laid, while the output of the T-bridge across the common, grounded Line 119 and line 142 are applied to the monitoring device or amplifier 144 is.

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.The resistor 131 and the auxiliary capacitor 136 are dimensioned so that the T-bridge is in equilibrium so that the output is zero when the engine 118 is at a predetermined maximum speed or synchronous speed is driven.

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.However, if the speed of the motor 118 decreases, then the T-bridge breaks as a result of the change in the Impedance of the auxiliary winding 120 out of balance, whereupon the output voltage one Reached the value indicated by the voltmeter 155 via the amplifier 144 and the rectifier 150 will.

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.The amount of the speed reduction is determined by the size of the output lines 119 and 142 lying voltage is displayed, which increases with the decrease in the speed of the motor 118.

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 Hilfswicklung 20 (F i g. 1) oder 120 (F i g. 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. In the two in Figs. In the embodiments of the invention shown in FIGS. 1 and 2, the capacitor 26 or 126 serves a twofold purpose, namely, on the one hand, to shift the phase of the alternating current drawn from the source 10 or 110, respectively, in order to create the required engine starting and running condition, and on the other hand forms the capacitor 26 or 126 of FIG. 1 and 2 one of the branches of the T-bridge, while a second branch is formed by the auxiliary winding 20 (FIG. 1) or 120 (FIG. 2). The resistor and the auxiliary capacitor (resistor 38 and capacitor 30 in FIG. 1 and resistor 131 and capacitor 136 in FIG. 2) are selected so that the output voltage E _{0 is} zero when the motor 118 is driven at a predetermined maximum speed will. Thereafter, a relatively small change or decrease in speed produces a relatively large change in voltage E ₀ .

Die Ausführungsformen der Erfindung, die in den Fig. 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.The embodiments of the invention shown in Figures 1 and 2 are by addition from just two new components to the familiar design of the two-phase motor (18 in Figl and 118 in Fig. 2). These two new ones Components are a resistor 38 or 131 and a capacitor 30 or 136, due to their Eigenart are reliable in operation, light in weight, small in size and inexpensive.

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.In addition, the device according to the invention is distinguished from the known one in that that you have a connection 21 or 119 both of the input line for the motor and the output signal voltage is common for the warning system; this arrangement does not require an isolation transformer to form such a common connection, as is the case with the known device of the Case is.

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.The device according to the invention can be used with advantage when the motor is the rotor of a Gyroscope drives, the display device the perception of a slowing down of the rotor compared to its normal operating speed.

Claims

Patent claims:

1. Device for displaying the deviation of the speed of a single-phase motor with a Field winding and one connected to an alternating current source via a capacitor Auxiliary winding from the nominal speed by measuring the motor speed-dependent impedance one of the two windings by means of a three-branch, balanced at nominal speed Bridge in T-circuit, the first and second branches of which have the winding impedance of the auxiliary winding and contain the capacitor, and the third branch of which is connected to a display device, characterized in that a resistor (38,131) and an auxiliary capacitor (30,136) in series with the first bridge branch (20,126) and are connected in parallel to the second bridge branch (26,120) and that either the auxiliary capacitor (30) or the resistor (131) forms the third branch of the bridge.

2. Device according to claim 1, characterized in that the first branch of the bridge Auxiliary winding (20) with the variable impedance, the second branch the phase shift capacitor (26), and the third branch contains the auxiliary capacitor (30), and that the alternating current source (10) between the outputs of the phase shift capacitor (26) and this auxiliary winding (20), and the display device (44) between the output of the auxiliary winding (20) and a point is connected which is common to the auxiliary capacitor (30) and the resistor (38) is.

3. Device according to claim 1, characterized in that the first branch of the bridge the phase shift capacitor (126), the second branch the auxiliary winding (120) with variable Impedance and the third branch includes the resistor (131), and that the alternating current source (110) between the outputs of the auxiliary winding (120) and the phase shift capacitor, the Display means (144,150,155) between the output of the phase shift capacitor and is connected to a point which is common to the resistor (131) and the auxiliary capacitor (136) is.

1 sheet of drawings