DE1773195A1 - Asynchronous tachometer generator - Google Patents
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Description
5807-68/Dr.v.B/E 1 7 7 ο ι5807-68 / Dr.v.B / E 1 7 7 ο ι
P.7065 I / /0 1P.7065 I / / 0 1
franz. Patentanmeldung 10^.764
vom 14. April 1967french Patent application 10 ^ .764
dated April 14, 1967
Societe Anonyme 48, Rue dfAlesia, Paris (14°)/PrankreichSociete Anonyme 48, Rue d f Alesia, Paris (14 °) / France
Die vorliegende Erfindung betrifft einen asynchronen Tachogenerator, insbesondere einen Generator dieser Art, der als Rechengenerator verwendet werden kann.The present invention relates to an asynchronous tachometer generator, in particular a generator of this type, which can be used as a calculation generator.
Es sind asynchrone Tachogeneratoren bekannt, die wie ein Zweiphasen-Asynchronmotor aufgebaut sind. Der Läufer wird mit einer Drehzahl N angetrieben und eine Phase wird mit einer Spannung UA der Frequenz f gespeist. An den Klemmen der zweiten, in Quadratur stehenden Phase der Zweiphasenwicklung tritt eine Ausgangsspannung der Frequenz f auf, deren Amplitude Un durch die folgende Gleichung gegeben ist:Asynchronous tacho generators are known which are constructed like a two-phase asynchronous motor. The rotor is driven at a speed N and one phase is fed with a voltage U A of frequency f. An output voltage of frequency f occurs at the terminals of the second, quadrature phase of the two-phase winding, the amplitude of which U n is given by the following equation:
Un = P N UA (1)U n = PNU A (1)
wobei P von der Frequenz f, der Eingangsspannung IL·, der Drehzahl N und der Temperatur des Generators abhängt.where P is the frequency f, the input voltage IL ·, the Speed N and the temperature of the generator depends.
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Es ist ferner bekannt, bei solchen Asynchrongeneratoren zwei feststehende Magnetkreise zu verwenden, die als Außenanker und Innenanker bezeichnet werden und durch einen Luftspalt mit kreisförmigem Querschnitt getrennt sind. In diesem Luftspalt ist ein glockenförmiger Rohriaufer aus leitendem Werkstoff um die Achse der Anker drehbar gelagert und er läuft im Betrieb mit der Drehzahl M um. Zwei räumlich um 90° in der Phase gegeneinander versetzte ("räumlich in Quadratur stehende") einphasige Wicklungen können auf ein und demselben Anker oder jeweils auf einem der beiden Anker angeordnet sein. Die eine dieser beiden Wicklungen wird durch ein Bezugsnetz gespeist und an den Klemmen der anderen Wicklung steht, wie erwähnt, eine elektromotorische Kraft zur Verfugung, die eine Punktion der Drehzahl des Läufers ist.It is also known to use two fixed magnetic circuits in such asynchronous generators, which as External anchor and internal anchor are designated and are separated by an air gap with a circular cross-section. In In this air gap, a bell-shaped pipe runner made of conductive material is rotatably mounted around the axis of the armature and it rotates at the speed M during operation. Two spatially offset by 90 ° in phase from one another ("spatially in Quadrature standing ") single-phase windings can be on one and the same armature or on one of the two armatures be arranged. One of these two windings is fed by a reference network and at the terminals of the other As mentioned, an electromotive force is available for the winding, which punctures the speed of the rotor is.
Ein asynchroner Rechen-Tachogenerator ist eine Maschine der oben angegebenen Art, bei der die in der obigen Gleichung (l) erscheinende Größe P so wenig wie möglich von der Temperatur und der Frequenz abhängig sein soll. Um eine möglichst weitgehende Frequenzabhängigkeit zu erreichen, ist es bekannt, RC-Glieder zu verwenden und eine weitestgehende Temperaturunabhängigkeit hat man bisher durch die Verwendung von NTC-Widerständen in Reihe mit der Primärwicklung und durch die Verwendung eines Llufermaterials, dessen Widerstand möglichst temperaturunabhängig ist, zu erreichen versucht. Es ist ferner bekannt, solche MaschinenAn asynchronous arithmetic tachometer generator is a machine of the type indicated above, in which the in the above The variable P appearing in equation (l) should depend as little as possible on the temperature and the frequency. Around To achieve the greatest possible frequency dependency, it is known to use RC elements and as far as possible So far, temperature independence has been achieved through the use of NTC resistors in series with the primary winding and by using a fan material whose resistance is as independent of temperature as possible tried to achieve. It is also known such machines
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durch kleine Hilfsnetze zu ergänzen, die die Aufgabe haben, parasitäre Restspannungen zu dämpfen oder zu kompensieren, welche ihre Ursache in induktiven oder kapazitiven Kopplungen haben.to be supplemented by small auxiliary networks that have the task of to dampen or compensate for parasitic residual voltages, which are caused by inductive or capacitive couplings to have.
Die oben geschilderten Maßnahmen haben sich in der Praxis als nicht ausreichend erwiesen. Der vorliegenden Er» findung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen asynchronen Tachogenerator, insbesondere einen Rechengenera- % tor anzugeben, der praktisch frei von den oben geschilderten Nachteilen ist, also insbesondere frequenz- und temperaturunabhängig arbeitet.The measures outlined above have proven to be inadequate in practice. The present 'invention is therefore an object of the invention to provide an asynchronous tachometer generator, in particular a Rechengenera-% gate, which is practically free of the disadvantages described above, working thus in particular frequency and temperature independent.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe bei einem asynchronen Rechen-Tachogenerator mit zwei feststehenden Ankern und einem zwischen diesen drehbar gelagerten Rohrläufer dadurch gelöst, daß auf dem festen Anker, der keine Feld- oder(Enduktionswicklung trägt, eine Hilfswicklung angeordnet ist, die räumlich in Phase mit der Feldwicklung m ist und daß die Induktionswicklung über einen Verstärker, der einen sehr hohen Verstarkungsgrad aufweist, gespeist wird. Die induktive Kopplung zwischen der Induktionswicklung und der mit ihr gleichphasigen Ankerwicklung ist maximal und die an den Klemmen dieser gleichphasigen Ankerwicklung auftretende Spannung wird dem Eingang des Verstärkers zum Vergleich mit der Speisespannung zugeführt, so daß der den Läufer durchsetzende Fluß proportional der Speisespannung ist. Die in der in Quadratur stehenden Wicklung induzierteAccording to the present invention, this object is achieved in an asynchronous arithmetic tachometer generator with two fixed armatures and a tubular rotor rotatably mounted between these in that an auxiliary winding is arranged on the fixed armature, which has no field or end winding, which is spatially in Phase with the field winding m and that the induction winding is fed via an amplifier, which has a very high degree of amplification. The inductive coupling between the induction winding and the armature winding in phase with it is maximum and the voltage occurring at the terminals of this armature winding in phase is the The input of the amplifier is supplied for comparison with the supply voltage, so that the flux passing through the rotor is proportional to the supply voltage induced in the quadrature winding
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Spannung ist dann proportional der Drehzahl und es können nur Fehler durch Impedanzänderungen des Läufers in der Achse senkrecht zum Ankerfeld auftreten.The voltage is then proportional to the speed and errors can only be caused by changes in the impedance of the rotor in the axis occur perpendicular to the anchor field.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, die eine schematische Darstellung eines asynchronen Rechen-Tachogenerators gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, FIG. 1 shows a schematic representation of an asynchronous arithmetic tachometer generator according to an exemplary embodiment of FIG Invention shows.
Der in der Zeichnung dargestellte Tachogenerator enthält einen äußeren Anker AE, einen inneren Anker AI und einen zwischen diesen beiden festen Ankern angeordneten Rohrläufer C ("Glocke"). Auf dem einen der beiden Anker, z.B. dem Anker AI, ist auf ρ Polpaaren eine Induktor- oder Feldwicklung P angeordnet, die im Luftspalt ein sinusförmiges Magnetfeld erzeugt. Auf dem anderen Anker, also z.B. dem Anker AE, sind zwei unabhängige Wicklungen CR und M auf jeweils ρ Polpaaren angeordnet, welche elektrisch in Quadratur stehen.The tachometer generator shown in the drawing contains an outer armature AE, an inner armature AI and one tubular traveler C ("bell") arranged between these two fixed anchors. On one of the two anchors, e.g. the anchor AI, an inductor or field winding P is arranged on ρ pole pairs, which creates a sinusoidal magnetic field in the air gap generated. On the other armature, e.g. armature AE, there are two independent windings CR and M on each ρ pole pairs arranged, which are electrically in quadrature.
Die Feldwicklung P wird durch eine Spannung U. über einen elektronischen Verstärker 0, der einen sehr hohen Verstärkungsgrad hat, gespeist.The field winding P is fed by a voltage U. via an electronic amplifier 0, which has a very high gain.
Die Ausgangswicklung, an der die induzierte elektromotorische Kraft abgenommen wird, steht räumlich in Quadratur mit den beiden erwähnten Wicklungen, sie kann auf dem einen oder anderen Anker angeordnet werden. Vorzugsweise sind jedoch die Ausgangs- oder Meßwicklung und die Feldwicklung P nicht auf dem gleichen Anker angeordnet. The output winding, from which the induced electromotive force is picked up, is spatially in quadrature with the two windings mentioned, it can be arranged on one or the other armature . However, the output or measuring winding and the field winding P are preferably not arranged on the same armature .
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Die an den Klemmen der Wicklung CR auftretende Spannung wird auf den Eingang des Verstärkers G rückgekoppelt, um in einer Vorrichtung B mit der Speisespannung U» verglichen zu werden.The voltage appearing at the terminals of the winding CR is fed back to the input of the amplifier G, in order to be compared in a device B with the supply voltage U ».
Der Generator wird anfänglich so einjustiert, daß die induktive Kopplung zwischen den Wicklungen P und CR ein Maximum ist und bei der Läuferdrehzahl 0 und Erregung der Wicklung P keine elektromotorische Kraft in der Wicklung M induziert % The generator is initially adjusted so that the inductive coupling between the windings P and CR is a maximum and does not induce electromotive force in the coil M at the rotor speed 0 and the excitation winding P%
wird. Parasitäre Restspannungen, die ihre Ursache in induktiven oder kapazitiven Kopplungen haben, können mit Hilfe kleiner Hilfsnetze oder -Schaltungen gedämpft oder kompensiert werden. Unter diesen Bedingungen tritt an den Klemmen der Wicklung CR eine EMK auf, die ein Abbild des Nutzanteiles des durch die Wicklung P erzeugten Primärflusses ist. Dieser Nutzfluß durchsetzt den Luftspalt sowie den Rohriaufer C und schließt sich über den äußeren Anker AE.will. Parasitic residual voltages, which are caused by inductive or capacitive couplings, can be removed with the help small auxiliary networks or circuits are attenuated or compensated. Under these conditions occurs at the terminals of the Winding CR has an EMF that is an image of the useful portion of the primary flux generated by the winding P. This useful flow penetrates the air gap and the Rohriaufer C and closes via the outer anchor AE.
Die an den Klemmen der Wicklung CR auftretende Spannung m wird in der Vorrichtung B mit der Speisespannung U^ verglichen. Die Differenzspannung wird dem Eingang des hochverstärkenden Verstärkers G zugeführt, der die Wicklung P speist. Die Spannung an den Klemmen der Wicklung CR ist daher infolge der geschlossenen Gegenkopplungsschleife immer gleich der Speisespannung UA· Der störende Einfluß von Effekten, die den Fluß ändern, also insbesondere Änderungen des Widerstandes und der Reaktanz sowie der Ankerrückwirkung des Rohrlaufers in der Achse dee induzierten Feldes werden daher unwirksam gemacht. The voltage m occurring at the terminals of the winding CR is compared in the device B with the supply voltage U ^. The differential voltage is fed to the input of the high-gain amplifier G, which feeds the winding P. The voltage at the terminals of the coil CR is therefore due to the closed negative feedback loop always equal to the supply voltage U A · the disturbing influence of effects that change the flow, ie in particular changes in the resistance and the reactance, and the armature reaction of the tube Laufers in the axis dee induced Field are therefore made ineffective.
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Unter diesen Umständen ist der den Läufer C durchsetzende Primärfluß proportional der Speisespannung U., gleichgültig wie sich die Permeabilität des Magnetkreises, der an der Primärwicklung wirksame ohmsche Widerstand des Generators und die Ankerrückwirkung des Laufers in der Achse des Primärfeldes ändern.Under these circumstances, the primary flux passing through the rotor C is proportional to the supply voltage U., Regardless of the permeability of the magnetic circuit, the effective ohmic resistance of the primary winding The generator and the armature reaction of the rotor in the axis of the primary field change.
Die Spannung, die als Punktion der Drehzahl in der in Quadratur stehenden Wicklung M induziert wird, ist also praktisch unabhängig vom größten Teil der temperaturabhängigen Parameter. Es verbleibt nur noch der Einfluü von Änderungen der Impedanz (R und i\JL) des Rohriaufers in der Achse des Quadraturflusses, der eine Spannung in der Wicklung M induziert. Man kann daher die Wicklung CR an eine passive Schaltung Z anschließen, die so ausgebildet ist, daß die Größe i in dieser Schaltung den Änderungen der Intensität im Laufer bei Änderungen der Frequenz f und der Temperatur folgt.The voltage that is induced as a puncture of the speed in the quadrature winding M is practically independent of the majority of the temperature-dependent parameters. All that remains is the influence of changes in the impedance (R and i \ JL) of the pipe run in the axis of the quadrature flux, which induces a voltage in the winding M. The winding CR can therefore be connected to a passive circuit Z which is designed so that the variable i in this circuit follows the changes in the intensity in the rotor with changes in the frequency f and the temperature.
Man kann auch eine Spannung Ri abgreifen oder vorgeben, die man mit der Speisespannung UA vergleicht. Wenn man dann die Differenz dem Eingang des Verstärkers G zuführt, hält man die Intensität im Laufer proportional der Speisespannung u.j d«h· daß die Spannung U , die in der Wicklung M induziert wird, proportional der Speisespannung U. ist. Die Größe P in der Gleichung (l) wird dann unabhängig von der Frequenz, der Speisespannung UA und der Temperatur der Maschine.A voltage Ri can also be tapped off or specified, which is compared with the supply voltage U A. If the difference is then fed to the input of the amplifier G, the intensity in the runner is kept proportional to the supply voltage uj that means that the voltage U induced in the winding M is proportional to the supply voltage U. The quantity P in equation (l) is then independent of the frequency, the supply voltage U A and the temperature of the machine.
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Wenn die Wicklung M an eine Schaltungsanordnung endlicher Impedanz angeschlossen ist, kann man die passive Schaltungsanordnung Z in entsprechender Weise so auslegen, daß diejenigen Fehler kompensiert werden, die ihre Ursache in Änderungen der inneren Impedanz der Wicklung M in Abhängigkeit von den oben erwähnten Parametern haben.If the winding M is connected to a circuit arrangement of finite impedance, the passive circuit arrangement can be used Z interpret in a corresponding way so that those errors are compensated that are their cause in changes the internal impedance of the winding M depending on the parameters mentioned above.
Die Größe F der Gleichung (1) ist offensichtlich auch praktisch unabhängig von der Drehzahl N. M The variable F of equation (1) is obviously also practically independent of the speed N. M
Durch die Verwendung eines elektronischen Verstärkers mit sehr hohem Verstärkungsgrad in Verbindung mit einem asynchronen Tachogenerator wird ein asynchroner Rechengenerator geschaffen, der praktisch frei von Einflüssen der Temperatur und Frequenz und von Linearitätεfehlern ist.By using an electronic amplifier with a very high gain in conjunction with an asynchronous one Tachogenerator, an asynchronous arithmetic generator is created that is practically free from the effects of temperature and frequency and of linearity errors.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen kann man ohne Schwierigkeiten den Rohriaufer aus einem Material kleiner Dichte herstellen, um die Trägheit des Läufers zu verringern, auch wennhas Material einen Widerstand mit stärkerer Tempera-The proposed measures can be used to make the Rohriaufer from one material smaller without difficulty Establish density in order to reduce the inertia of the rotor, even if the material has a resistance with a higher temperature.
turabhängigkeit hat, da der Einfluß der Temperatur durch die ^ hierangegebenen Maßnahmen praktisch völlig ausgeschaltet wird.depends on the temperature, since the influence of the temperature through the ^ The measures specified here are practically completely eliminated.
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ORIGINALORIGINAL
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Families Citing this family (1)
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