DE262818C

DE262818C -

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Publication number: DE262818C
Application number: DE1912262818D
Authority: DE
Priority date: 1912-03-24
Filing date: 1912-03-24
Publication date: 1913-07-25

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVe 262818 KLASSE 74 b. GRUPPE- JVe 262818 CLASS 74 b. GROUP

von Maschinen u. dgl.of machines and the like

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. März 1912 ab.Patented in the German Empire on March 24, 1912.

Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fernanzeigen der Geschwindigkeit und des Drehsinns von Maschinen, bei der die bisher für derartige Zwecke häufig verwandten permanenten Magnete sowohl für den Sender als auch für den Empfänger grundsätzlich vermieden sind.The present invention relates to a device for remotely displaying speed and the direction of rotation of machines, in which the previously frequently used for such purposes permanent magnets for both the transmitter and the receiver in principle are avoided.

Derartige mit Dauermagneten ausgerüstete Vorrichtungen bedürfen einer dauernden Überwachung und Nachregelung, da die Stärke der Magnete teils überhaupt, teils durch äußere Einflüsse allmählich abnimmt. Zudem lassen sich derartige Apparate ohne Überschreitung zulässiger Abmessungen nur für verhältnismäßig geringe Leistungen bauen, so daß die in den angeschlossenen Empfangsapparaten erzielten wirksamen Kräfte nur verhältnismäßig geringe Beträge erreichen und einen leichten und empfindlichen Aufbau bedingen.Such devices equipped with permanent magnets require constant monitoring and readjustment, since the strength of the magnets partly decreases gradually, partly due to external influences. In addition, let Such devices are only considered to be proportionate without exceeding their permissible dimensions Build low power, so that the effective forces achieved in the connected receiving apparatus are only proportionate Reach small amounts and require a light and sensitive structure.

Weiterhin sind die an derartige Sender angeschlossenen Empfangsapparate in der Regel gegen Temperaturschwankungen nicht ohne weiteres unempfindlich. Vielmehr wird eine Unempfindlichkeit innerhalb zulässiger Grenzen erst in der üblichen Weise durch einen Vorschaltwiderstand aus temperaturbeständigem Material herbeigeführt. Dadurch wird jedoch die zum Betrieb der Empfänger zur Verfügung stehende, ohnedies geringe Energie noch auf ¹Z₆ bis ¹Z₈ ihres Wertes vermindert. Durch vorliegende Erfindung sollen diese Mängel beseitigt werden.Furthermore, the receiving apparatus connected to such transmitters are usually not insensitive to temperature fluctuations. Rather, insensitivity within permissible limits is only brought about in the usual way by a series resistor made of temperature-resistant material. As a result, however, the already low energy available for operating the receiver is reduced to ¹ Z ₆ to ¹ Z _{8 of} its value. The present invention aims to overcome these shortcomings.

Die Vorrichtung besteht aus einem Sender und einem Empfänger. Der Sender S (Fig. 1) stellt im Prinzip eine kleine Gleichstrommaschine dar, deren Anker mit der Welle der zu kontrollierenden Maschine in Verbindung steht bzw. von ihr in Drehung versetzt wird; das Feld der Sendermaschine wird von der zum Betrieb der Anlage dienenden Stromquelle erregt. Die im Anker induzierte elektromotorische Kraft ist abhängig erstens von der jeweiligen Drehzahl, zweitens von der Erregerspannung, drittens in ihrer Richtung von dem Drehsinn der Maschine.The device consists of a transmitter and a receiver. The transmitter S (Fig. 1) is basically a small DC machine, the armature of which is connected to the shaft of the the machine to be controlled is connected or rotated by it; the field of the transmitter machine is from the power source used to operate the system excited. The electromotive force induced in the armature depends firstly on the respective speed, secondly from the excitation voltage, thirdly in its direction from the direction of rotation of the machine.

Die Abhängigkeit von der Erregerspannung ist, wie aus dem Nachfolgenden hervorgeht, gewünscht und soll möglichst vollkommen sein. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß sich die Felddichte innerhalb desjenigen Teiles der Magnetisierungskurve bewegt, bei dem, praktisch genommen, Proportionalität zwischen Induktion und erregenden Amperewindungen besteht. Eine Störung dieses Verhältnisses wäre auch von den Remanenzerscheinungen des Eisens zu erwarten, doch lassen sich diese Differenzen durch Verwendung eines möglichst remanenzfreien Eisens für Anker und Feld sowie durch geeignete Anordnung des Eisen- und Luftweges leicht beseitigen, beispielsweise dadurch, daß das Verhältnis des Eisenweges zum Luftweg möglichst klein gewählt wird.The dependence on the excitation voltage is, as can be seen from the following, desired and should be as perfect as possible. For this purpose it is necessary that the field density moves within that part of the magnetization curve, at the, in practical terms, proportionality between induction and exciting ampere-turns consists. A disturbance of this relationship would also be from the remanent phenomena of the iron is to be expected, but these differences can be remedied by using an iron that is as free from remanence as possible for anchor and field as well as by suitable arrangement of the iron and air routes eliminate, for example, by keeping the ratio of the iron route to the air route as possible small is chosen.

Der Empfänger E (Fig. 1) ist beispielsweise als vierpoliges Magnetsystem ausgebildet und besteht aus einem ringförmigen Eisenkern α mit vier um 90 ° gegeneinander versetzten Polansätzen b, c, d, e. Die Pole b und d wer-The receiver E (Fig. 1) is designed, for example, as a four-pole magnet system and consists of an annular iron core α with four pole attachments b, c, d, e offset from one another by 90 °. The poles b and d are

den durch Spulen erregt, die an dieselbe Stromquelle angeschlossen sind wie der Sender S. Zwischen diesen beiden Polen bildet sich somit ein Hauptfeld H (Fig. 2) aus, dessen Stärke wiederum bei mäßiger Sättigung proportional der Spannung der Stromquelle schwankt. Die um 90° gegen diese versetzten Pole c und e werden durch den vom Sender ausgehenden Strom erregt und erzeugen ein gegen das Hauptfeld um 90 ° versetztes Querfeld Q. Beide Felder setzen sich zusammen zu einem resultierenden Feld R, in das sich ein in der Mitte des Systems frei schwingender, elektromagnetisch erregter oder permanenter Anker f einstellt. Da nun bei einer Änderung der Betriebsspannung die vom Sender erzeugte Spannung und mithin auch das Querfeld im Empfänger um denselben prozentualen Betrag sich ändert wie dasexcited by coils that are connected to the same power source as the transmitter S. Between these two poles a main field H (Fig. 2) is formed, the strength of which again fluctuates proportionally to the voltage of the power source with moderate saturation. The poles c and e , offset by 90 ° to these, are excited by the current from the transmitter and generate a transverse field Q offset by 90 ° to the main field. Both fields combine to form a resulting field R, which has a center of the system of freely oscillating, electromagnetically excited or permanent armature f . Since when the operating voltage changes, the voltage generated by the transmitter and therefore also the cross-field in the receiver changes by the same percentage as that

ao Hauptfeld, so stehen die beiden Einzelfelder mit Bezug auf eine bestimmte Drehzahl des Senders in einem unveränderlichen Verhältnis zueinander. Das resultierende Feld ändert daher bei schwankender Betriebsspannung wohl seinen absoluten Wert, nicht jedoch seine jeweilige Lage, so daß die Einstellung des Ankers ausschließlich abhängig ist von der Drehzahl der Maschine. Da das Querfeld bei Umkehr des Drehsinns und des Senders seine Richtung ebenfalls umkehrt, so ist ohne weiteres ersichtlich, daß auch der Zeiger in diesem Falle nach der entgegengesetzten Seite ausschlägt.ao main field, the two individual fields are related to a specific speed of the Senders in an unchangeable relationship to each other. The resulting field changes therefore its absolute value if the operating voltage fluctuates, but not its respective position, so that the setting of the anchor is solely dependent on the speed of the machine. Since the cross field when reversing the direction of rotation and the transmitter also reverses its direction, it can be seen without further ado that the pointer in in this case it turns on the opposite side.

Ein weiterer Vorteil des Systems besteht darin, daß der Zeiger von der Nullage an sofort deutlich ausschlägt. Die Skalenteilung ist sogar in der Nähe der Nullage am weitesten und nimmt bis zum maximalen Ausschlag allmählich ab auf etwa 0,5 ihres Anfangswertes (tangential). Dies ist in vielen Fällen, wo es auf eine möglichste Beschränkung des prozentualen Ablesefehlers ankommt, erwünscht. Indes kann die magnetische Wirkung der Einzelfelder auf den Anker durch eine Form der Ankerpole, die nach der jeweiligen Lage des Ankers die Luftabstände zwischen ihm und den Polen des Magnetsystems verändert, derart beherrscht werden, daß eine genau konstante oder sogar umgekehrt eine anfänglich engere und bei zunehmendem Zeigerausschlag weiter werdende Skalenteilung sich ergibt. Gleichzeitig bietet diese Maßnahme ein Mittel, die Gesamtskala auf einen größeren Winkel (nahezu 180 °) auszudehnen.Another advantage of the system is that the pointer starts immediately from the zero position clearly deflects. The scale division is furthest even near the zero position and gradually decreases to about 0.5 of its initial value up to the maximum deflection (tangential). This is in many cases where it is important to limit the percentage reading error as much as possible, he wishes. Meanwhile, the magnetic effect of the individual fields on the armature can through a shape of the armature poles, which, depending on the respective position of the armature, the air gaps between him and the poles of the magnetic system changed, so controlled that one exactly constant or even vice versa initially narrower and with increasing pointer deflection increasing graduation results. At the same time, this measure offers a means of reducing the overall scale to one to extend a larger angle (almost 180 °).

In Fig. 5 der Zeichnung ist ein derartiger Anker beispielsweise dargestellt. Temperaturschwankungen bleiben auf die Einstellungen des Zeigers ohne Einfluß, da sich wohl die Widerstandswerte und damit die Ströme der Spulen ändern, nicht jedoch ihr Verhältnis zueinander. Die Wirkung von Temperaturdifferenzen auf den Empfänger ist daher vergleichbar mit derjenigen von Schwankungen der Betriebsspannung.In Fig. 5 of the drawing, such an anchor is shown for example. Temperature fluctuations have no influence on the settings of the pointer, since the resistance values and thus the currents of the Coils change, but not their relationship to one another. The effect of temperature differences on the recipient is therefore comparable to that of fluctuations the operating voltage.

Bei Empfängern, die zur Übertragung der Geschwindigkeit bei nur einem Drehsinn dienen, kann der Ausschlag vergrößert werden, dadurch, daß das Hauptfeld durch den Senderstrom kompensiert wird, so daß es bei zunehmendem Querfeld abnimmt. Bei einer Unterdrückung des Hauptfeldes auf Null wäre demnach der Zeigerausschlag verdoppelt (Fig. 3 und 4).For receivers that are used to transmit the speed with only one direction of rotation, the deflection can be increased by the fact that the main field is caused by the transmitter current is compensated so that it decreases with increasing transverse field. If the main field were suppressed to zero accordingly the pointer deflection doubles (Fig. 3 and 4).

Da der Sender ein verhältnismäßig kräftiges magnetisches Feld besitzt, so kann die gewünschte elektromotorische Kraft mit verhältnismäßig wenig Ankerleitern, d. h. bei geringem inneren Widerstand des Ankers erreicht werden. Hieraus ergibt sich gegenüber den Sendern mit permanentem Feld der weitere Vorteil, daß bei Abschalten eines Emppfängers der Spannungsabfall im Anker sich nur um sehr geringe Beträge ändert, so daß die Zeigerstellung der übrigen an den gleichen Sender angeschlossenen Empfänger eine merkliehe Veränderung nicht erleidet. Der Austausch der abgeschalteten Empfänger gegen Ersatzwiderstände ist daher nicht erforderlich. Ein Einzelempfänger erfordert zunächst vier Zuleitungen, zwei an das Netz angeschlossene zur Erregung des Hauptfeldes und zwei an den Sender angeschlossene zur Erregung des Querfeldes (Fig. 1). Da indes die Rückleitungen beider Stromkreise vereinigt werden können, so vermindert sich die Anzahl der Zuleitungen für einen Empfänger auf drei (Kg. 6).Since the transmitter has a relatively strong magnetic field, the desired electromotive force with relatively few armature conductors, d. H. at low internal resistance of the anchor can be achieved. This results in opposite the transmitters with a permanent field the further advantage that when a receiver is switched off the voltage drop in the armature changes only by very small amounts, so that the pointer position of the other receivers connected to the same transmitter is a noticeable one Change does not suffer. It is therefore not necessary to replace the deactivated receiver with equivalent resistors. A single receiver initially requires four feed lines, two connected to the network to excite the main field and two connected to the transmitter to excite the Cross field (Fig. 1). Since, however, the return lines of both circuits are combined can, the number of leads for a receiver is reduced to three (Kg. 6).

Soll die Geschwindigkeit mehrerer Wellen an einem Empfangsort angezeigt werden, so ist eine wesentliche Beschränkung der Zahl der Zuleitungen insofern möglich, als die an das Netz angeschlossene Zuleitung zur Erregung des Hauptfeldes nur einmal den Empfängern zugeführt zu werden braucht. Für vier Empfänger sind demnach zwei Netzleitungen und viermal zwei Senderleitungen, insgesamt also zehn Leitungen erforderlich (Fig. 7). Auch diese Zahl kann, indem man die Rückleitungen zu dem Netz und zu den Sendern vereinigt, weiter auf sechs vermin- no dert werden (Fig. 8).If the speed of several waves is to be displayed at a receiving location, see below a substantial limitation of the number of supply lines is possible in so far as the on the mains connected supply line for the excitation of the main field only once to the receivers needs to be fed. For four receivers there are two power lines and four times two transmitter lines, a total of ten lines are required (Fig. 7). Again, this number can be by one the return lines to the network and to the transmitters combined, further to six vermin- no be changed (Fig. 8).

Zum Betrieb der Anlage kann auch eine Wechselstromquelle dienen. Von dem Kommutator des Senders ist dann nur die durch Drehung induzierte elektromotorische Kraft abzunehmen. Diese hat die gleiche Frequenz wie das Netz und ist gegen die Netzspannung in der Phase um 90° voraus- oder zurückverschoben, entsprechend dem Drehsinn des Senders. Der Empfänger besitzt in diesem Falle zwei magnetisch voneinander getrennte Eisenwege, einen für das Hauptfeld, einen für dasAn alternating current source can also be used to operate the system. From the commutator of the transmitter, only the electromotive force induced by the rotation can then be picked up. This has the same frequency like the mains and is shifted 90 ° ahead or back in phase with respect to the mains voltage, according to the direction of rotation of the transmitter. In this case, the receiver has two magnetically separated iron paths, one for the main draw, one for that

Querfeld, da sich anderenfalls die beiden in der Phase um 90 ° verschobenen Einzelfelder zu einem umlaufenden Gesamtfelde vereinigen wurden.Cross field, since otherwise the two individual fields shifted by 90 ° in the phase were combined into a circumferential total field.

Claims

Patent Claims:

i. Device for remote indication of the direction of rotation and the speed of Machines and the like, in which both their Excitation voltage as well as its induced voltage to excite two on one Part of the field acting in common receiver anchor is used, characterized in that that the effective iron of the transmitter machine is claimed below the saturation limit, so that with constant Speed always proportionality within the practically occurring fluctuations in the excitation voltage between the excitation voltage and the voltage induced in the armature of the transmitter machine exists, and that a commutator machine is used as a transmitter, so that even with alternating current excitation only with regard to the induced armature voltage

Lich changes its size according to the speed, so the frequency remains unchanged remain.

2. Transmitter according to claim 1, characterized in that to eliminate the Disturbances of the proportionality between mains and armature voltage caused by remanence the ratio of the iron path is chosen to be as small as possible to the airway.

3. Receiver according to claim 1, characterized in that to achieve a larger scale range for devices with one-sided pointer deflection The partial field excited by the network is compensated for by the transmitter current.

4. Receiver according to claim 1, characterized in that the effect the magnetic force fields through an armature shape, in which the air gap between the armature poles and the poles of the magnet system changes in the various anchor positions, is controlled in such a way that each any scale division achieved and at the same time the total scale on a larger one Angle can be expanded.

1 sheet of drawings.