DE1941521C

DE1941521C - Drehfeldubertrager

Info

Publication number: DE1941521C
Authority: DE
Inventors: Sidney East Norwich N Y Davis (V St A)
Original assignee: Vernitron Corp , New York, N Y (V St A)
Publication date: 1972-05-18

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehfeld- kreis erreicht, welche zusammen mit der Querfeldübertrager, welcher eine neuartige Vorrichtung ver- wicklung eine Impedanz ergibt, cie Kleiner ist als die wendet, durch welche die Impedanz der Querfeld- Impedanz der Querfeldwicklung allem,
spule im Drehfeldrotor verringert wird. Auf diese Weise kann das Drehmoroentubertra-

Drehfeldübertrager bestehen aus zwei Maschinen, 5 gungsvermögen des Drehmelders auf das 12- bis

die jeweils einen Stator und einen Rotor aufweisen, lOfache erhöht werden.

wobei die Statoren und die Rotoren unter sich ver- Gemäß einer bevorzugten Ausfülrungsform der

bunden sind (deutsche Patentschrift 425 109). Erfindung besteht die Vorrichtung zur Verkleinerung

Die Statoren sind zumeist mit einer Dreiphasen- der Impedanz aus einem rückgekoppelten Verstärker-

wicklung ausgestattet und die Rotoren mit einer Ein- io kreis.

phasenwicklung, und es kann sowohl beiden Rotoren Die Erfindung wird anschließend an Hand eines

als auch nur einem Rotor ein Einphasenwechselstrom Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

zugeführt werden (deutsche Patentschrift 1 183 411). Fig. 1 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen

Sind die Rotoren vom Geber und Empfänger falsch Drehfeldübertragers und

ausgerichtet, so tritt bei Erregung des Rotors nur der ₁₅ F i g. 2 ein Schaltbild einer wahlweisen Ausfüh-

Gebermaschine in der Rotorwicklung des Empfängers rungsform eines rückgekoppelten Verstärkerkreises,

eine Fehlerspannung auf; man hat diese Spannung der gemäß vorliegender Erfindung verwendet werdet'

bereits verstärkt und mit Hilfe eines Nachstellmotors kann.

zur Ausrichtung des Rotors verwendet (deutsche Pa- In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen

tentschrift 1 135 990 und französische Patentschrift ao Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren darge-

1 274 551). stellt. Fig. 1 zeigt das grundsätzliche Drehmoment-

Man hat ferner im Empfängerrotor bereits zwei übertragungssystem, das einen Drehrnomentüber Wicklungen vorgesehen, die senkrecht zueinander an- trager T und einen Drehmomentempfänger R aufgeordnet sind, wobei der Ausgang einer der beiden weist. Der Drehmomentübertrager T weist einen Sta-Empfängerrotorwicklungen über einen Verstärker aj tor auf, der als dreiphasige Wicklung 10, 11, 12 dareinen Nachstellmotor speist, während der Ausgang gestellt ist, und einen Rotor 13 mit einer Wicklung der zweiten Rotorwicklung einen Alarm betätigt 13a. Der Drehmomentempfänger R besteht aus einem (französischr. Patentschrift 1 289 820). ähnlichen Stator mit Wicklungen 20, 21, 22 und

Befinden sich in einem Drehfeldübertrager beide einem Rotor 23 mit einer primären Rotorwicklung Rotoren in der gleichen iiiagnetischen oder elek- 30 23 a. Der Übertragerstator und der Empfängerstator trischen Stellung, so werden in jedem Stator gleiche sind an den Klemmen 31, 32 und 33 verbunden, wie Spannungen induziert und es hießt in den Statorwick- dies schematisch dargestellt ist. Die Rotorwicklungen lungen kein Strom. Ist jedoch die Rotorstellung des 13 a und 23a sind durch Leitungen 34 und 35 vereinen Elements, beispielsweise des Drehmomentüber- bunden, die an eine Wechselstromquelle 36 angetragers, geringfügig von der Rotorstellung des Dreh- 35 schlossen sind.

momentempfängers verschieden, so erzeugt die Span- Beim Betrieb der Vorriciiiung sind in bekannter nungsungleichheit in den Statorwicklungen einen Weise, wenn der Übertragerrotor 13 und der Emp-Stromfluß, durch weichen ein magnetisches Feld im fängerrotor 23 im gleichen Winkel synchronisiert Empfänger hervorgerufen wird, das seinerseits eine sind, die in den Statorwicklungen des Übertragers Spannung in einer Querfeldspule induziert, die am 40 und des Empfängers induzierten Spannungen ausge-Rotor des Empfängers angeordnet ist. Diese Span- glichen, und kein Strom fließt in diesen Wicklungen, nung liefert einen üblicherweise als Querfeldstrom so daß im Empfängerrotor 23 kein Drehmoment entbezeichneten Strom, wobei im Gegensatz dazu der in steht. Sind jedoch die Rotoren nicht synchronisiert, der Primärspule des Rotors fließende Strom als so erzeugt das entstehende Spannungsungleichgewicht Längsfeldstrom bezeichnet wird. 43 einen Stromfiuß und ein resultierendes magnetisches

Es ist bekannt, daß das Drehmomentübertra- Wechselstromfeld im Empfänger R, das seinerseits

gungsvermögen des Empfängers im wesentlichen dem eine Spannung in der Querfeldspule 23 b induziert,

Produkt aus der vom Längsfeldstrom erzeugten Feld- die am Rotor 23 des Empfängers R um 90 elektrische

dichte mit dem genannten Querfeldstrom entspricht. Grade gegenüber der Primärwicklung 23 a versetzt

Damit besteht die Verbesserung im Prinzip der Ver- 50 angeordnet ist. Diese induzierte Spannung erzeugt

Stärkung des Querfeldstromes zwecks Erzeugung einen üblicherweise als Querfeldstrom bezeichneten

eines erhöhten Drehmomentübertragungsvermögens. Strom, der vom in der Primärwicklung 23a fließen-

Durch dieses Verfahren wird tatsächlich der Quer- den Längsfeldstrom unterschieden werden muß. Wie

feldstrom erhöht und dadurch das Drehmomentüber- vorausgehend ausgeführt wurde und bekannt ist, ent-

tragungsvermögen üblicherweise um 50 bis 60% ver- 55 spricht das Drehmomentübertragungsvermögen des

größert. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Empfängers R näherungsweise dem Produkt aus der

Vergrößerung häufig nicht ausreicht, um einen An* vom Längsfeldstrom erzeugten Flußdichte mit dem

trieb einer Nutzlast durch Drehmomentempfänger zu Querfeldstrom, so daß eine Erhöhung des Querfeld'

ermöglichen, und man hat daher häufig einen Servo· Stroms eine Vergrößerung des Drehmoments des

mechanismus zum Antrieb der Last an Stelie eines βο Empfängers ergibt.

einfachen billigen Drehmomentempfängers ver- Wie vorausgehend aufgeführt wurde, schlägt die

wendet. vorliegende Erfindung vor, den in der Querfeldwick-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen lung 23 b induzierten Querfeldstrom zu erhöhen, in* Drehfeldtibertrager zu schäften, dessen Drehmoment- dem die Impedanz dieser Wicklung verringert wird. Übertragungsvermögen mit Hilfe einer Erhöhung des 65 Zu diesem Zweck wird ein Stromkreis 40, insbeson- Rotorquerfeldstroms wesentlich erhöht ist. dere ein rückgekoppelter Verstärkerkreis vorgesehen, Dies wird erfindungsgemäß durch einen mit der der an die Querfeldwicklung 36 α angeschlossen ist

sekundären Querfeldwicklung verbundenen Strom- (beispielsweise durch geeignete Schleifringe, die sehe«

matisch bei 41 und 42 dargestellt sind), um eine Impedanz zu liefern, welche aus der Impedanz der Querfeldwicklung 23 ft und der Impedanz des rückgekoppelten Verstärkerkreises besteht, die kleiner ist als die Impedanz der Querfeldwicklung 23 b allein. Der Um- s stand, daß die Summenimpedanz der Querfeldwicklung 23 ft und des Verstärkerkreises geringer sein kann als die Impedanz der Wicklung 23 ft allein, beruht darauf, daß der rückgekoppelte Verstärkerkreis (oder die weitere Ausführungsfonn nach F i g. 2) in einer Weise wirkt, daß eine negative Impedanz entsteht. Diese negative Impedanz verringert bei ihrer Verbindung mit der Impedanz der Wicklung 23 ft die effektive Nettoimpedanz.

Der rückgekoppelte Verstärkerkreis (Stromkreis 40) gemäß F i g. 1 wird üblicherweise als negativer Scheinleitwertkreis bezeichnet und verwendet einen üblichen Funktionsverstärker 43 und eine Rückkopplungsimpedanz 44 sowie ein Widerstandsnetzwerk 46.

Gemäß F i g. 2 ist der rückgekoppelte Verstärker- ao kreis 40' im wesentlichen ähnlich wie der rückgekoppelte Verstärkerkreis der F i g. 1 ausgebildet, und es werden daher gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Elemente verwendet. Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Kreisen besteht darin, daß die Wicklung 23 ft mit der positiven Eingangsklemme 45 des Verstärkers 43 verbunden ist. Darüber hinaus ist in F i g. 1 das Rückkop^hings-Impedanznetzwerk 44 mit der Klemme 47 verbunden, und das Widerstandsnetzwerk 46 ist an die Klemme 45 des Verstärkers 43 angeschlossen, während gemäß Fig. 2 das Impedanznetzwerk 44' mit der Klemme 45 verbunden und das Widerstandsnetzwerk 46' mit der Klemme 47 verbunden ist. Der Verstärkerkreis 40' ist als echter negativer Impedanzkreis bekannt. In beiden Kreisen kann das Impedanznetzwerk 44 und 44' als üblicher negativer Widerstand, Kapazität, Induktivität oder eine Kombination davon ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Drehfeldübertrager mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Stator aus einer Anzahl von Wicklungen besteht, die an eine Bezugssignalqus'le angeschlossen sind und eine Primärwicklung am Rotor an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, und das Drehmomentübertragungsvermögen des Drehfeldübertragers dem magnetischen Feld proportional ist, welches durch die Primärwicklung und durch einen Querfeldstrom erzeugt wird, der in einer sekundären Querfeldwicklung des Rotors um 90^Q gegenüber der Rotorprimärwicklung verschoben ist, gekennzeichnet durch einen mit der sekundären Querfeldwicklung (23 i>) verbundenen Stromkreis (40), welcher zusammen mit der Querfeldwicklung (23 ft) eine Impedanz ergibt, die kleber ist als die Impedanz der Querfeldwicklung (23 6) allein.

2. Drehfeldübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis (40) zur Verkleinerung der Impedanz (23 ft) aus einem rückgekoppelten Verstärkerkreis besteht

3. Drehfeldüben;ager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker eine Rückkoppelungsimpedanz (44, 44') aufweist und ein Widerstandsnetzwerk (46, 46'), welches damit verbunden ist, wobei die Werte für die Rückkoppelungsimpedanz (44, 44') und das Widerstandsnetzwerk (46, 46') so gewählt sind, daß der rückgekoppelte Verstärkerkreis einen vorgewählten negativen Impedruizwert aufweist.

4. Drehfeldübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Querfeldwicklung (23 b) elektrisch parallel mit der Rückkoppelungsimpedanz (44') liegt und an eine positive Eingangsklemme (45) des Verstärkers angeschlossen ist, und ferner das Widerstandsnetzwerk (46') an einer negativen Eingangsklemme (47) des Verstärkers angeschlossen liegt, um einen rückgekoppelten Verstärkerkreis mit negativer Impedanz zu bilden.

5. Drehfeldübertrager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Querfeldwicklung (23 ft) elektrisch parallel zur Rückkoppelungsimpedanz (44) an eine negative Eingangsklemme (47) des Verstärkers angeschlossen ist, und daß das Widerstandsnetzwerk (46) an eine positive Eingangsklemme (45) des Verstärkers angeschlossen ist, um einen rückgekoppelten Verstärkerkreis mit einem negativen Scheinleitwert zu ergeben.

Hierzu i Blatt Zeichnungen