DE357530C

DE357530C - Device for measuring the speed of machines by electrical means

Info

Publication number: DE357530C
Application number: DES50194D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Theodor Kopczynski
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Priority date: 1919-05-18
Filing date: 1919-05-18
Publication date: 1922-08-21

Description

Einrichtung zum messen der Geschwindigkeit von Maschinen auf elektrischem Wege. Es ist bekannt, zum Messen der Geschwindigkeit von Maschinen elektrische Vergleichsgrößen, z. B. die Spannung zu verwenden, die in der Wicklung einer elektrischen Hilfsmaschine erzeugt wird, die in einem konstanten Felde proportional; der zu messenden Geschwindigkeit umläuft. Für die Erzeugung des konstanten Feldes kommen permanente Stahlmagnete oder mittels Gleichstroms gespeiste Elektromagnete in Betracht. Die Vei Wendung der Elektromagnete ist vorteilhafter, weil finit ihrer Hilfe ein starker Strom erzeugt werden kann, der zum Antrieb eines Drehzahlregelapparates für die Maschine verwendet werden kann. In vielen Fällen, z. B. beim Antrieb von Papiermaschinen mittels Drehstroms, steht nun aber Gleichstrom nicht zur Verfügung, wohl aber ist Mehrphasenstrom vorhanden. Hier ist es erwünscht, die Geschwindigkeit mit Hilfe dieses vorhandenen Mehrphasenstromes messen .und auch regeln zu können.Device for measuring the speed of machines on electric Ways. It is known to measure the speed of machines using electrical comparison variables, z. B. to use the voltage in the winding of an electrical auxiliary machine is generated that is proportional to a constant field; the speed to be measured running around. Permanent steel magnets are used to generate the constant field or electromagnets fed by direct current into consideration. the Vei The turn of the electromagnet is more advantageous because finitely it is a strong one Electricity can be generated to drive a speed control apparatus for the Machine can be used. In many cases, e.g. B. when driving paper machines by means of three-phase current, but now direct current is not available, but it is Multiphase power available. Here it is desirable to use the speed measure this existing multiphase current and also be able to regulate it.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die gewünschten Vergleichsgrößen durch eine der zu messenden Geschwindigkeit entsprechende Relativbewegung erzeugt werden, die zwischen einem von Mehrphasenstrom erzeugten Drehfeld von konstanter Größe und einer in diesem umlaufenden Wickhing stattfindet, und die das Gesamtergebnis aus Maschinenbewegung, Drehfeldbewegung und der Bewegung eines von der Drehfeldquelle gespeisten Hilfsmotors ist, die die Drehfeldbewegung ausgleicht. Hierbei bleiben auch die Schwankungen in der Frequenz der Drehfeldquelle ohne Einfluß auf die Erzeugung der elektrischen Vergleichsgrößen, da ihre Wirkungen sich gegenseitig aufheben.This is achieved according to the invention in that the desired Comparison values by means of a relative movement corresponding to the speed to be measured generated between a rotating field of constant generated by multiphase current Size and one in this revolving wickhing takes place, and which is the overall result from machine movement, rotating field movement and the movement of one of the rotating field source powered auxiliary motor is, which compensates for the rotating field movement. Stay here also the fluctuations in the frequency of the rotating field source without any influence on the generation of electrical comparison quantities, since their effects cancel each other out.

Die Relativbewegung zwischen Drehfeld und Erzeugerwicklung kann man d'ad'urch erhalten, daß man das konstante Drehfeld durch Gegenbewegung seiner Erzeugerwicklung im Raume festhält und die Erzeugerwicklung für die Vergleichsgröße mit gleicher oder proportionaler Geschwindigkeit zu der Maschinengeschwindigkeit bewegt.The relative movement between the rotating field and the generator winding can be seen d'ad'urch obtained that the constant rotating field is obtained by countermoving its generator winding holds in space and the generation development for the comparative variable with the same or speed proportional to the machine speed.

Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Abb. s der Zeichnung für Drehstrom dargestellt. In dieser ist m die Maschine, deren Geschwindigkeit gemessen werden soll. Sie kann, wie gezeigt, ein aus dem vorhandenen Drehstromnetz 7a gespeister Elektromotor sein. a ist eine Asynchronmaschine (Drehstrommotor mit offener - Sekundärwicklung) mit dem Primärteil p und dem Sekundärteil s, die nach der Erfindung zur Erzeugung des Drehfeldes und der elektrischen Vergleichsgrößen dient. 1z ist ein vom Netz n gespeister Asynchronmotor mit Käfiganker, der den von demselben Netz gespeisten Primärteil p der Asynchronmaschine a antreibt. Das gewünschte Drehfeld wird in dem primären Teil p der Maschine a durch den aus dem Netz n zu- geführten Drehstrom erzeugt. Durch Drehen dieses Maschinenteiles entgegengesetzt der Drehrichtung des von ihm erzeugten Drehfeldes bleibt dieses im Raum stehen, da der Antriebsmotor k dieselbe Geschwindigkeit wie das Drehfeld erhält. In diesem feststehenden Feld wird die Wicklung des Sekundärteils s, der auf der Welle der Maschine m sitzt, mit der Geschwindigkeit der Maschine umgetrieben. Die in der Sekundärwicklung erzeugte Spannung oder Frequenz wird durch Schleifringe dem Meßinstrument g zugeführt, das auf die den elektrischen Größen proportionale Drehzahlen geeicht ist. Das Drehfeld bleibt auch bei Schwankungen von Spannung und Frequenz im Netz konstant, da -fiese ,Größten sich einander proportional ändern. Die Einrichtung gibt also ein zuverlässiges Mittel, die Geschwindigkeit der Maschine m mit Hilfe des Mehrphasenstroms des Netzes n zu messen.An exemplary embodiment for this is shown in Fig. S of the drawing for three-phase current. In this, m is the machine whose speed is to be measured. As shown, it can be an electric motor fed from the existing three-phase network 7a. a is an asynchronous machine (three-phase motor with open secondary winding) with the primary part p and the secondary part s, which according to the invention is used to generate the rotating field and the electrical comparison variables. 1z is an asynchronous motor with a squirrel cage armature fed by the network n, which drives the primary part p of the asynchronous machine a, which is fed by the same network. The desired rotating field is generated in the primary part p of the machine a by the three-phase current supplied from the network n. By rotating this machine part in the opposite direction to the direction of rotation of the rotating field generated by it, it remains in space, since the drive motor k receives the same speed as the rotating field. In this fixed field, the winding of the secondary part s, which sits on the shaft of the machine m, is rotated at the speed of the machine. The voltage or frequency generated in the secondary winding is fed through slip rings to the measuring instrument g, which is calibrated to the speeds proportional to the electrical quantities. The rotating field remains constant even with fluctuations in voltage and frequency in the network, since the nasty, largest ones change proportionally. The device thus provides a reliable means of measuring the speed of the machine m with the aid of the multiphase current of the network n.

Das Beispiel zeigt ferner, daß auch hierbei die Geschwindigkeit der Maschine mit der Einrichtung zum Messen der Geschwindib keit selbsttätig geregelt werden kann. Zu diesem Zweck wird ein in der Asvnchronmaschine a erzeugter Mehrphasenstrom benutzt, der einen Regelmotor i- speist. Dieser betätigt den Regelapparat für die Geschwindigkeitsänderung, im vorliegenden Falle einen beweglichen Kontakt b, der mittels des Schneckengetriebes h über die festen Kontakte eines Regelwiderstandes w geführt wird.The example also shows that the speed of the Machine with the device for measuring the speed automatically controlled can be. For this purpose, a multiphase current generated in the synchronous machine a used, which feeds a regulating motor i-. This operates the control apparatus for the Change in speed, in the present case a movable contact b, the by means of the worm gear h via the fixed contacts of a rheostat w is performed.

Der Widerstand w liegt für den Fall, daß die :Maschine m ebenfalls ein Drehstrommotor ist, im induzierten Stromkreise dieses Motors. Wird die Maschine nicht mit elektrischer Kraft gespeist, so liegt der Widerstand indem Stromkreise irgendeines Relais, das die Geschwindigkeit der Maschine beeinflußt. Weicht die Geschwindigkeit der Maschine m von der bestimmten normalen Größe ab, so wird der bewegliche Teil des Regelmotors r, der gegen das auf ihn ausgeübte Drehmoment bei dieser normalen Geschwindigkeit durch eine Gegenkraft, z. B. die Spannung einer Feder, im Gleichgewicht gehalten wird, aus dieser Gleichgewichtslage herausgedrückt und der bewegliche Kontakt b mittels des Schneckengetriebes lz auf dem Widerstand w verschoben, wodurch die Drehzahl der Maschine m verändert wird.The resistance w lies in the event that the: machine m also is a three-phase motor, in the induced circuits of this motor. Will the machine not fed with electrical power, the resistance is in the electrical circuit any relay that affects the speed of the machine. Dodges the Speed of the machine m depends on the determined normal size, then the moving part of the control motor r, which acts against the torque exerted on it this normal speed by an opposing force, e.g. B. the tension of a The spring, which is kept in equilibrium, is pushed out of this equilibrium position and the movable contact b by means of the worm gear lz on the resistor w shifted, whereby the speed of the machine m is changed.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden also die elektrischen Vergleichsgrößen in der proportional der Maschinengeschwindigkeit umgetriebenen Sekundärwicklung enger Asynchronmaschine erzeugt, deren Primärwicklung durch einen von demselben Mehrphasennetz gespeisten, praktisch schlüpfungslosen Motor mit der Geschwindigkeit ihres Drehfeldes in der diesem entgegengesetzten Richtung angetrieben wird. An Stelle des praktisch schlüpfu gslosen Drehstrommotors mit Käfiganker könnte auch ein Synchronmotor verwendet werden; dieser würde allerdings wieder Gleichstrom für seine Erregung erfordern.In the described embodiment, the electrical Comparison values in the driven proportionally to the machine speed Secondary winding close asynchronous machine generated whose primary winding by a The practically slip-free motor fed by the same multiphase network with the Speed of their rotating field driven in the opposite direction will. Instead of the virtually slip-free three-phase motor with cage armature a synchronous motor can also be used; however, this would again be direct current require for his arousal.

Ein anderes Mittel, die relative Bewegung zwischen Drehfeld und Erzeugerwicklung für die elektrischen Vergleichsgrößen zu erhalten, wird nach der Erfindung dadurch geschaffen, daß man die die elektrischen Vergleichsgrößen erzeugende Wicklung gegenüber dem sich drehenden Drehfelde mit einer Geschwindigkeit bewegt, die der Summe oder Differenz aus der Drehfeldgeschwindigkeit und einer der Maschinengeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit bzw. dieser selbst gleichkommt.Another means, the relative movement between the rotating field and the generator winding for to get the electrical comparison values, is according to the Invention created by the fact that the electrical comparison quantities generating Winding moves with respect to the rotating field of rotation at a speed that of the sum or difference of the rotating field speed and one of the machine speed corresponding speed or this equals itself.

Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Abb.2 der Zeichnung ebenfalls wieder für Drehstrom dargestellt. In diesem Beispiel ist in wieder die Maschine, deren Geschwindigkeit gemessen werden soll, a eine Asynchronmaschine zur Erzeugung des gewünschten Drehfeldes sowie der elektrischen Vergleichsgrößen und n ein vorhandenes Drehstromnetz. Der die Primärwicklung zur Erzeugung des Drehfeldes tragende Teil p der Asynchronmaschine a steht in diesem Falle fest, während der Sekundärteil s durch ein Differenzialgetriebe d einesteils von 'der Maschine na, andernteils von einem aus dem Netz n gespeisten Drehstrommotor k mit Käfiganker mit der Summe oder Differenz der Geschwindigkeiten dieser beiden Maschinen angetrieben wird. Die relative Geschwindigkeit zwischen dem, Läufer p und dem Drehfeld wird gleich der Geschwindigkeit der Maschine m sein. In diesem Beispiel werden also die elektrischen Vergleichsgrößen in dem Läufer einer Asv nchronmaschine erzeugt, der mittels Differenzialgetriebes gleichzeitig von einem von gleichem Netz gespeisten, praktisch schlüpfungslosen Motor und der zu prüfenden. Maschine angetrieben wird. Auch hier kann die Geschwindigkeitsreglung vermittels eines Motors r vorgenommen werden, der durch Ströme aus dem Läufer der Asynchronmaschine, die zur Erzeugung der elektrischen Vergleichsgrößen dient, gespeist wird.An exemplary embodiment for this is shown again for three-phase current in Figure 2 of the drawing. In this example, the machine whose speed is to be measured is again a an asynchronous machine for generating the desired rotating field and the electrical comparison variables and n an existing three-phase network. Of the primary winding for generating the rotating field carrying portion p of the asynchronous machine a is determined in this case, while the secondary part s by a differential gear d of a portion of 'the machine na, another part of a k from the net n-fed three-phase motor with squirrel-cage rotor with the sum or Difference in the speeds of these two machines is driven. The relative speed between the rotor p and the rotating field will be equal to the speed of the machine m. In this example, the electrical comparative variables are generated in the rotor of an asynchronous machine, which is fed by a differential gear from a practically slip-free motor and the motor to be tested at the same time. Machine is driven. Here, too, the speed control can be carried out by means of a motor r, which is fed by currents from the rotor of the asynchronous machine, which is used to generate the electrical comparison variables.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for measuring the speed by means of electrical machines, characterized in that the speed proportional electrical comparison quantities (voltage or frequency) by the machine speed corresponding relative movement of a winding to a rotating field of constant magnitude are generated, with a source of the rotating field to generate the relative movement powered auxiliary motor contributes. 19. Device according to claim i, characterized in that that the constant rotating field is held in space by the countermovement of its generator winding will. 3. Device according to claim i and 2, characterized in that the electrical Comparison values in the driven proportionally to the machine speed Secondary winding of an asynchronous machine are generated, the primary winding through a practically slip-free motor fed by the same multiphase network with the speed of their rotating field in the opposite direction is driven. Device according to claim i, characterized in that the the electrical comparison values generating winding at a speed is moved, the sum or difference of the rotating field speed and a the speed corresponding to the machine speed. 5. Establishment . according to claims i and q: characterized in that the electrical comparison quantities are generated in the rotor of an asynchronous machine, the differential gear at the same time from one fed by the same network, practically slipless Motor and the machine to be tested is driven. 6. Device according to claim i, characterized in that the machine generating the comparison variables is a Motor for driving a speed control apparatus.