DE300996C

DE300996C -

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Publication number: DE300996C
Application number: DENDAT300996D
Authority: DE
Priority date: 1916-02-26
Also published as: GB104506A; FR514319A; AT77237B

Description

KAISERLICHES.

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

V£ 300996 ■- KLASSE 42 o. GRUPPE

Firma ROBERT BOSCH in STUTTGART.

Elektrischer Geschwindigkeitsmesser mit Wechselstromdynamo.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Februar 1916 ab.

In vielen Fällen ist es erwünscht, die Drehzahl eines umlaufenden Maschinenteils mit großer Genauigkeit, wenn auch nur für einen beschränkten Meßbereich, auf einem an beliebiger Stelle angebrachten Zeiger-Meßinstrument ablesen zu können. Zur Bestimmung der Drehzahl wird nach bekannten Anordnungen eine Dynamomaschine mit dem umlaufenden Maschinenteil verbunden und der von

ίο dieser bei der Umdrehung erzeugte Strom als Meßstrom benutzt. , Man wählt hierzu kleine Dynamomaschinen einfachster Art. Wechselstrommaschinen mit Dauer-Stahlmagneten und feststehendem Anker haben sich dabei bewährt, weil man bei ihnen von den Bürstenübergangswiderständen der Gleichstrommaschinen unabhängig ist und ohne die bei Wechselstrommaschinen mit Fremderregung nötige Stromquelle über ein gleichbleibendes Magnetfeld verfügt. Solche Maschinen sind in Verbindung mit Voltmetern, auf denen die erzeugte Spannung abgelesen werden kann, als Ferntachometer in Gebrauch. Eine befiiedigende Eichung des Voltmeters als Umdrehungszähler ist bei dieser Anordnung jedoch in vielen Fällen nicht durchfühl bai, weil sein Ausschlag auch yon der Rückwirkung des Instrumentenstromes auf das Ankerfeld abhängt. Die Verminderung des Ankerfeldes infolge dieser Rückwirkung kann bei kleinen Maschinen und den üblichen Umdrehungszahlen so erheblich werden, daß das Meßinstrument eine Erhöhung der Umdrehungszahl über eine bestimmte Grenze nicht mehr _wanzäigt.

Um vom Einfluß der Ankerrückwirkung unabhängig zu sein und eine Beeinflussung des Meßinstrumentes zu erhalten, die in dem gewünschten Meßbereich sich im etwa gleichen Verhältnis wie die Umdrehungszahl der Dynamomaschine ändert, wird nach der Erfindung in den Wechselstromkreis ein Kondensator eingeschaltet und als Meßinstrument. ein Amperemeter verwandt. In einem solchen Wechselstromkreis mit Selbstinduktion, in dem ein Kondensator eingeschaltet ist, hängt die Stromamplitude von der Wechselzahl des Stromkreises ab, die ihrerseits wieder von der Umlauf szahl des Stromerzeugers abhängig ist und zu dieser im direkten Verhältnis steht. Bei kleinen Umdrehungszahlen wird., abgesehen von dem Ohmschen Widerstand, nahezu allein die Kondensanz des Kondensators die Größe der Stromamplitude bestimmen. Bei steigender Umlaufsgeschwindigkeit kommt die dieser entgegenstehende Induktanzwirkung mehr und mehr zur Geltung, bis Kondensanz und Induktanz einander gleich sind und sich gegenseitig aufheben. Die Verhältnisse liegen dann so, als ob der Stromkreis nur durch den Ohmschen Widerstand belastet wäre. Bei konstanter E. M. K. würde die Stromamplitude damit ihren Höchstwert erreichen. Der Einfluß der mit der Umdrehungszahl ansteigenden E^ M. K. verschiebt die Kurve etwas, so daß der Höchstwert erst später erreicht wird, ohne jedoch ihren Charakter zu ändern. Bei weiterer Steigerung der Geschwindigkeit übersteigt die Induktanz die Kondensanz, und die Stromamplitude nimmt wieder ab. Diese als »Resonanz« bezeichnete Eigenschaft eines Kondensatorkreises, die ^dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stromamplitude bei einer bestimmten

Wechselzahl ihren Höchstwert erreicht, zu dem sie . innerhalb gewisser Grenzen im nahezu. gleichbleibenden Verhältnis zur Wechselzahl ansteigt, wird nach der 'Erfindung dazu benutzt, das Meßinstrument im gewünschten Meßbereich in der gewünschten Weise zu beeinflussen.

Es ist ohne weiteres klar, daß der von der Wechselzahl abhängige Höchstwert der Stromamplitude unter sonst gleichbleibenden Verhältnissen durch Änderung der Kapazität des Kondensator sich verlegen läßt. In Fig. ι sind drei Stromkurven abhängig von der.Wechselzahl und somit dei Umdrehungszahl aufgezeichnet, in denen bei sonst gleichen Verhältnissen des Stromkreises die Kapazität des Kondensatois im Verhältnis von 1:2:4 geändert wurde. Wie die Kurven zeigen, steigt der Strom vor Erreichung seines Höchstwertes nahezu geradlinig an. Mit einem geeigneten Meßinstrument, dessen Meßbereich in den durch diese gerade ansteigende Linie oder eines Teiles derselben bestimmten Gienzen liegt, und dessen Ausschlag in diesem Bereich von der Stromamplitude abhängt, we:den die Umdrehungszahlen in den Gienzen des Meßbereichs sich feststellen lassen.

Je steiler die Linie ansteigt, desto größer ist die Änderung der Stromamplitude im Verhältnis zur Wechselzahl, desto genauer wird also das Instrument die Wechselzahl anzeigen; desto kleiner wird aber auch sein Meßbereich sein, der in bestimmten Grenzen der Stromamplitude liegt. Bei weniger steil ansteigender Linie wird die,Genauigkeit der Messung geringer, der Meßbereich jedoch größer. Die Größe des Stei- - gungswinkels der etwa geradlinig ansteigenden

Linie wird durch die Zeitkonstante -7- (Selbst -

induktionskoeffizieiit : Ohmscher Widerstand) bestimmt. Mit Änderung des Selbstinduktions- -koeffizienten L wird sich also auch der Steigungswinkel ändern. Wird dabei die Kapazität K des Kondensators im umgekehrten Verhältnis geändert, so daß das Produkt L-K konstant bleibt, so wird die Resonanzlage zur Wechselzahl nicht geändert. Fig. 2 zeigt drei Stromkurven eines Resonanzstromkreises, bei denen der Selbstinduktionskoeffizient im Verhältnis 1:2:4, die Kapazität im umgekehrten Verhältnis 4:2:1 gewählt ist.

'Durch Wahl der Kapazität des Kondensators und der Selbstinduktion des Stromkreises läßt sich also der auf der etwa geradlinig ansteigenden Linie eines Resonanzstromkieises liegende Meßbereich in beliebige Grenzen verlegen. Bei praktischer Ausführung des Meßapparates wird man die Grenzen wählen, in denen die Umdrehungszahlen festgestellt werden sollen, also bei-. spielsweise bei einem maschinellen Antrieb die im Betrieb noch zulässigen höchsten und niedrigsten Umdrehungszahlen.

Es wurde angenommen, daß der- Kondensator zur Hervorrufung der Resonanzwirkung unmittelbar in den Stromkreis eingeschaltet wird, so daß also Anker wicklung 'der Dynamomaschine, Meßinstrument und Kondensator hintereinander geschaltet sind,' doch sind auch andere Schaltungen des Kondensators nach der •Erfindung zulässig, wenn nur dem Erfindungsgedanken genügt wird, durch einen Kondensator auf den durch das Meßinstrument gesandten Strom eine Resonanzwirkung äuszu-' üben.

Claims

Patent-An Spruch E.·

1. Elektrischer Geschwindigkeitsmesser für umlaufende Maschinenteile, bei dem der Strom einer von dem Maschinenteil angetriebenen Wechselstromdynamo als Meßstrom benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einschaltung eines Kondensators in den induktiven Meßstromkreis eine Resonanzwirkung erzielt und der vor Eintritt der Resonanz stark ansteigende Strom gemessen wird.

2. Elektrischer Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbereich durch Vei änderung der Selbstinduktion oder der Kapazität des Stiomkreises oder beider Größen verschieden einstellbar gemacht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.