DE2546795A1

DE2546795A1 - Einrichtung zum messen der drehrichtung

Info

Publication number: DE2546795A1
Application number: DE19752546795
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dipl Ing Pritsch
Original assignee: Uranit GmbH
Current assignee: Uranit GmbH
Priority date: 1975-10-18
Filing date: 1975-10-18
Publication date: 1977-04-21

Description

Einrichtung zum Messen der Drehrichtung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen der Drehrichtung eines in einem abgeschlossenen Gehäuse angeordneten, mit Drehstrom betriebenen Motors.
Gasultrazentrifugen, die zur Urananreicherung in großen Trennanlagen mit mehreren tausend Zentrifugen eingesetzt werden, bestehen im wesentlichen aus dem Zentrifugenrotor, der von einem Drehstrommotor angetrieben wird. Beide Bauelemente sind wegen des zu verarbeitenden gasförmigen und toxischen Uranhexafluorids in einem gasdichten Gehäuse eingeschlossen, so daß eine Sichtkontrolle der Drehrichtung des Zentrifugenrotors nicht möglich ist und beim erstmaligen Anfahren nicht festgestellt werden kann, welche Drehrichtung tatsächlich vorliegt, ob also der Motor in der notwendigen Phasenfolge an das Drehstromnetz angeschlossen ist.
Gasultrazentrifugen rotieren mit hoher Drehzahl um eine vertikale Achse und sind mit einem Spiralrillenlager ausgerüstet, dessen Funktionsfähigkeit eine vorbestimmte Drehrichtung zwingend erfordert, weil anderenfalls das Zentrifugenlager wegen Abreißen des Schmierfilmes innerhalb kurzer Zeit zerstört würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Messen der Drehrichtung eines in einem abgeschlossenen Gehäuse angeordneten, mit einem umlaufenden Magnetfeld arbeitenden Motors zu schaffen, die es ermöglicht, bei geschlossenem Gehäuse zu messen. Das ist insbesondere auch deshalb notwendig, weil bei serienmäßigen Zentrifugentypen aus konstruktiven Gründen eine Kontrolle des Rotors bei geöffnetem Rezipienten nicht möglich ist.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Spule als Feldaufnehmerspule an der Außenseite des den Motor einschließenden Gehäuses im Bereich des Streufeldes der Ständerwicklung des Motors so angeordnet ist, daß in der Feldaufnebmerspule durch das in Drehrichtung des Motors umlaufende Streufeld eine Drehspannung induziert wird, daß der Feldaufnehmerspule ein Verstärker nachgeschaltet ist, der die Ausgangssignale der Feldaufnehmerspule verstärkt, und daß an den Verstärkerausgang ein Drehfeldanzeiger angeschlossen ist.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, als Feldaufnehmerspule die serienmäßige dreiphasige Ständerwicklung des Motors zu verwenden, die aus drei im Stern geschalteten Spulen besteht. Zum Einstellen einer ersten vorbestimmten Resonanzfrequenz ist parallel zu je zwei über den Sternpunkt in Reihe geschalteten Spulen ein Kondensator geschaltet und aus Spulen und Kondensatoren drei Parallelresonanzkreise gebildet. Zum Einstellen einer zweiten vorbestimmten Resonanzfrequenz sind den fest angeschlossenen Kondensatoren der Parallelresonanzkreise weitere Kondensatoren mit einem Schalter parallel schaltbar.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit dem einfach zu handhabenden, transportablen Betriebsmeßgerät bei Inbetriebnahme einer Zentrifuge die Drehrichtung des Rotors ermittelt werden kann, ohne daß der Rezipient geöffnet werden müßte. Dadurch wird sichergestellt, daß Zentrifugen nur in der vorbestimmten Drehrichtung betrieben und vor einer Zerstörung bewahrt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 Schematische Darstellung der Einrichtung zum Messen der Drehrichtung, Figur 2 Schaltung der Meßeinrichtung.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Zentrifuge 1, deren Gehäuse 2 den Zentrifugenmotor vollständig umschließt. Die dreiphasige Ständerwicklung 3 ist an der unteren Stirnseite 4 des Gehäuses 2 angeordnet. Der Ständer des Zentrifugenmotors ist scheibenförmig ausgebildet und bildet gleichzeitig den unteren Abschlußdeckel des zylinderförmigen Rezipienten. Außerhalb des Gehäuses 2 ist an der unteren Stirnseite 4 die induktive Feldaufnehmerspule 5 so angeordnet, daß sie sich im Bereich des Streufeldes der scheibenförmigen Ständerwicklung 3 befindet, so daß von dem in Drehrichtung des Zentrifugenmotors umlaufenden Streufeld in der Feldaufnehmerspule 5 eine Drehspannung mit definiertem Richtungssinn induziert wird.
Da die Zentrifuge langsam anläuft und schon nach wenigen Umdrehungen das Meßergebnis vorliegt, kann bei falscher Drehrichtung die Zentrifuge mit großem Sicherheitsspielraum abgeschaltet werden, bevor Drehzahlen erreicht werden, bei denen eine Beschädigung oder Zerstörung des Zentrifugenlagers eintreten kann. Der Feldaufnehmerspule 5 ist ein Verstärker 6 nachgeschaltet, der das Signal der Feldaufnehmerspule 5 verstärkt. Mit einem an den Verstärker 6 angeschlossenen Drehfeldanzeiger 7 bekannter Bauart wird die Drehrichtung des Zentrifugenrotors sofort nach dessen Anlaufen angezeigt.
In Figur 2 ist die vereinfachte Schaltung des Verstärkers 6 dargestellt. Die Feldaufnehmerspule 5 besteht aus drei im Stern geschalteten Spulen 8, 9, 10. Jeweils zwei über den Sternpunkt in Reihe geschaltete Spulen bilden mit zwischen die Klemmen 11, 12; 12, 13; 13, 11 der Sternschaltung geschalteten ersten Kondensatoren 14, 15, 16 einen Parallelresonanzkreis für eine erste Frequenz von 1000 Hz. Durch Parallelschalten der zweiten Kondensatoren 17, 18, 19 zu den ersten Kondensatoren 14, 15, 16 mit einem Schalter 20 kann für die Parallelresonanzkreise eine zweite Resonanzfrequenz von 100 Hz eingestellt werden. Dadurch wird einerseits die Empfindlichkeit der Meßeinrichtung beträchtlich erhöht und andererseits das von der Feldaufnehmerspule 5 aufgenommene oberschwingungshaltige Signal harmonisiert Eine Phase der Feldaufnehmerspule 5 ist über die Klemme 11 auf Massepotential 21 geschaltet. Die Vektoren der in der Feldaufnehmerspule 5 induzierten Spannungen gemessen zwischen Masse und den Klemmen 22, 23 der beiden anderen Phasen haben einen Winkel von 600 elektrisch zueinander. Durch wink elge treues Verstärken und gleichsinniges geometrisches Addieren auf der Ausgangsseite des Verstärkers 24 ergibt sich wieder eine symmetrische, dreiphasige Drehspannung, mit der ein bekannter Drehfeldanzeiger 7 ansteuerbar ist.
Der Verstärker 24 besteht aus zwei für je eine der an den Klemmen 22 und 23 angeschlossenen Phasen der Feldaufnehmerspule 5 bestimmten Verstärkerzweigen 26, 27 mit gleichartigem Schaltungsaufbau.
Über den an Klemme 23 angeschlossenen Widerstand 28 gelangt das Meßsignal an den nichtinvertierenden Eingang 29 eines Operationsverstärkers 30. Die am gleichen Eingang liegenden, gegen Masse antiparallel geschalteten Dioden 31, 32 begrenzen das Signal auf einen Spitzenwert von + 0,7 Volt, um den Eingang des Operationsverstärkers zu schützen. Über Widerstände 33, 34 ist die Verstärkung auf V = 200 eingestellt. Eine dem Operationsverstärker 30 nachgeschaltete Transistorstufe verstärkt das Signal auf einen die Verluste eines dem Verstärker 26, 27 nachgeschalteten Aus-3angstransformator 35, 36 und den Eigenverbrauch des Drehfeldanzeigers 7 deckenden Pegel.
Bei fehlendem Eingangssignal werden die Endtransistoren 37, 38 gesperrt, damit die Primärseite des Ausgangstransformators 35, 36 nicht mit Gleichstrom belastet wird. Das wird erreicht durch die Zehnerdioden 39, 40. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers kann im Ruhefall infolge der Eingangs-Offset-Werte maximal + 3 V erreichen. Bis zu diesem Wert sind die Zehnerdioden 39, 40 noch nicht leitend und damit die Transistoren 37, 38 und 41, 42 gesperrt.
Die Ausgangstransformatoren 35, 36 sind im gleichen Sinn zusammengeschaltet wie die Feldaufnehmerspule 5, so daß an den Klemmen R, S, T eine Drehspannung zur Verfügung steht, deren Drehrichtung mit der des zu messenden Drehfeldes identisch ist. Die verkettete Drehspannung hat eine Amplitude von + 300 V, die für den Antrieb eines konventionellen Drehfeldanzeigers ausreicht.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Messen der Drehrichtung eines in einem abgeschlossenen Gehäuse angeordneten, mit Drehstrom betriebenen Motors, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule als Feldaufnehmerspule (5) an der Außenseite des den Motor einschließenden Gehäuses (2) im Bereich des Streufeldes der Ständerwicklung (3) des Motors so angeordnet ist, daß in der Feldaufnehmerspule (5) durch das in Drehrichtung des Motors umlaufende Streufeld eine Drehspannung induziert wird, daß der Feldaufnehmerspule (5) ein Verstärker (6) nachgeschaltet ist, der die Ausgangssignale der Feldaufnehmerspule (5) verstärkt, und daß an den Verstärkerausgang ein Drehfeldanzeiger (7) angeschlossen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldaufnehmerspule (5) aus einer serienmäßigen dreiphasigen Ständerwicklung des Motors besteht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldaufnehmerspule (5) aus drei im Stern geschalteten Spulen (8, 9, 10) besteht, daß zum Einstellen einer ersten vorbestimmten Resonanzfrequenz parallel zu je zwei über den Sternpunkt in Reihe geschalteten Spulen (11, 12; 12, 13; 13, 11) ein erster Kondensator (14, 15, 16) geschaltet ist, und daß aus Spulen (8, 9, 10) und Kondensatoren (14, 15, 16) drei Parallelresonanzkreise gebildet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen einer zweiten vorbestimmten Resonanzfrequenz den-fest angeschlossenen ersten Kondensatoren (14, 15, 16) der drei Parallelresonanzkreise zweite Kondensatoren (17, 18, 19) mit einem Schalter (20) parallelschaltbar sind.
5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Phase (11) der Feldaufnehmerspule (5) an Massepotential (21) gelegt und eine zweite und dritte Phase (12, 13) mit je einem Verstärkerzweig (26, 27) gleichen Schaltungsaufbaus verbunden ist.
6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verstärkerzweig (26, 27) mit einem Ausgangstransformator (35, 36) abgeschlossen ist, daß die Eingangswicklung jedes Ausgangs transformators an Massepotential gelegt ist, und daß die Ausgangswicklungen einseitig so zusammengeschaltet sind, daß an den Ausgängen R, S, T eine verkettete Drehspannung ansteht, deren Drehsinn dem Drehsinn der in der Feldaufnehmerspule (5) induzierten Spannung identisch ist.