DE390632C

DE390632C - Vorrichtung zum Messen der von einer sich drehenden Welle uebertragenen mechanischen Kraft

Info

Publication number: DE390632C
Application number: DED41377D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1924-02-21

Description

Vorrichtung zum Messen der von einer sich drehenden Welle übertragenen mechanischen Kraft. Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom a. Juni igi i die Priorität auf Grund der Anmeldung in Belgien vom 20. Juni igz r beansprucht. Es ist bekannt, die von einer sich drehenden Welle übertragene Kraft oder Arbeit da-#lurch zu messen, daB zwei @Vejhselstromerzeu-er benutzt «-erden, deren Spannungen an den Klemmen, die durch die Torsion des beweglichen Systems bewirkte Phasenverschiebung anzeigen.
Die Erfindung hat den Zweck, die Wirksamkeit dieses Verfahrens zu vergrößern, indem eine Einrichtung benutzt wird, die es ermöglicht, die Phasenübereinstimmung der in den 1leBapparat geschickten Ströme zu erhalten, und die außerdem noch verschiedene andere Vorteile besitzt.
Zu diesem Zweck <«erden statt einer einzigen Spule für jeden Wechselstromerzeuger zwei Spulen benutzt, die völlig unabhängig voneinander sind, aber in der Weise angeordnet werden, daß sie Spännungen erzeugen, die in der Phase vollkommen übereinstimmen, und deren Werte so gewählt werden, daß sie die Stromkreise der #@Teßvorrichtung unter den günstigsten Bedingungen speisen. Wenn diese Vorrichtung aus einem Wattmesser besteht, bildet man sie mittels eines Galvanometers für Wechselströme mit einem magnetischen Gestell aus Eisenlamellen, wobei die feste Spule gleichzeitig als Selbstinduktionsspule dient.
Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist in den Abb. t bis 3 dargestellt. ,Ulan verwendet zwei Magnetinduktoren, deren drehbare Feldmagneten an zwei verschiedenen Stellen der Achse aufgekeilt sind. Zwischen diesen beiden Feldmagneten zeigt sich bei der Belastung der Maschine die zu messende Verdrehung. jeder von diesen Induktoren, die von ganz gleicher Bauart sind, trägt eine in zwei gleiche Teile geteilte Einphasenwicklung. «-elche hier mit .-l, und B, für den ersten @N"echelstromerzeuger und mit A, und Bz für den z«-eiten Wechselstromerzeuger bezeichnet sind.
Die Lage der induzierten Spulen in den Ständern ist so gewählt, claß die induzierten Spannungen in A, und B, wie auch in .9: und B., in der Phase zusammenfallen.
Aus- dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß. wenn keine Verdrehung eintritt, sich die induzierten Spannungen in .l, und Il., wie auch in B, und B_ sowohl in Größe als auch in Phase decken.
Wenn man annimmt, daß es sich um wechselnde Größen von einfacher Sinusfunktion in bezug auf die Zeit handelt, so ist aus Abb. i ('die einen vierpoligen Feldmagneten zeigt, dessen Abwicklung in Abb.2 veranschaulicht ist), ersichtlich, daß einem Verdrehungswinkel `-` ein Winkel v. in dem @ektordiagramin in bezug auf die wirksamen Werte der Spannungen entspricht.
Die verschiedenen Teile der Wicklungen sind wie folgt verbunden: .<Il und A. sind so im \ ebenschluß miteinander verbunden, als ob es sich um Spulen von zwei Wechselstromerzeugern handelte, welche parallel geschaltet sind, während B, und B, im Gegensatz dazu in Reihe geschaltet sind.
Als eigentliches Meßinstrument dient ein Wattmeter, dessen eine Wicklung in den Stromkreis A,, _A2 eingeschaltet ist, während die andere in dem Stromkreis B,. B. liegt. Um nun die Theorie der Arbeitsweise der @: orrichtung aufzustellen, bedient man sich am besten der vektoriellen Darstellung und bezeichnet mit EAl, E,1=, sowie EBl und E$, die wirksamen Werte der Verdrehung, welche in den betreffenden Teilen der Wicklung A,, _T_, B, und B, induziert worden sind.
In den Stromkreis Al, A= sind durch die Parallelschaltung die induzierten Spannungen entgegengesetzt gerichtet; also a. - o.
Die resultierende Spannung ERA erhält man leicht mittels des in A.bb. 4. dargestellten Diagramms, in welchem der Winkel EAl 02,1 - a ist. Wenn man mit a die Frequenz (a 47cN ist die Zahl der Umdrehungen pro Sekunde, die,die Achse macht) und mit h eine Konstante bezeichnet, kann man auch schreiben Schaltet man noch eine aus der festen Spule des Wattrnessers bestehende Selbstinduktio I I_ in den Stromkreis ein, so ist es möglich, den Ohmschen Widerstand gegenüber der Impedanz verschwindend klein zu machen. Man kann daher annehmen, daß der- Strom IA in Quadratur mit ER:1 ist. Verwendet man nur sehr kleine Verdrehungswinkel, s6 begeht man keinen Fehler, wenn man sin durch arc ersetzt. Es sind dann Abb.5 betrifft den Stromkreis B,, B2, in welchen man einen starken Widerstand R schaltet, dies gestattet die Annahme, daß der Strom I6 mit der resultierenden Spannung ERB in Phase. ist. Da der Winkel sehr klein ist, kann man den cos := i setzen, und es ist dann Man sieht also, daß, wenn man mit K eine Konstante bezeichnet, die Angabe W des Wattmessers sich ausdrücken läßt durch W-K#a#v. Da sowohl »a« als auch :>a« proportional dem Kräftepaar und der Geschwindigkeit sind, kann man die Kraft der Vorrichtung unmittelbar ablesen.
Man sieht, daß die Unterteilung der Spulen eines jeden Wechselstromerzeugers es gestattet, verschiedene Spannungen zur Speisung der Meßvorrichtung zu benutzen. Man kann daher zwei der Spulen in Reihe schalten und so bei sonst gleichen Verhältnissen den Zeigerausschlag verdoppeln.
Man sieht außerdem. daß diese Unterteilung es gestattet, das Zusammenfallen -der Phase der Ströme in den beiden Spulen der Meßvorrichtung zu erhalten und infolgedessen den größtmöglichen Ausschlag.
Anstatt zur Messung einen Wattmesser zu benutzen, kann man auch eine Vorrichtung mit zwei sich kreuzenden Nadeln nehmen, an deren Kreuzungspunkt man dann mittels eines auf das Ziffernblatt aufgezeichneten Kurvennetzes -den Wert der Kraft ablesen kann, indem die eine Nadel das Kräftepaar und die -i-lere die Geschwindigkeit anzeigt.
Endlich können die zwei StromkreiseAl,A_ und $l. B. auch mit einem Elektrizitätszähler verbunden werden, wobei man im Bedarfsfall den Induktor mit permanenten Magneten durch einen Induktor mit Elektromagneten ersetzen kann, um die zur Speisung des Zählers nötige Irraft zu erhöhen.

Claims

PATENT-ANsPRÜcHE: i. Vorrichtung zum Messen der von einer sich drehenden Welle übertragenen mechanischen Kraft oder der ganzen von ihr entwickelten mechanischen Energie mittels zweier gleicher Wechselstromerzeuger, deren Läufer infolge der Verdrehung des sie gleichzeitig antreibenden Systems gegeneinander verdreht werden, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Ständer eines Wechselstromerzeugers je zwei voneinander unabhängige Spulen derart angeordnet sind, daß deren induzierte Spannungen in der Phase zusaminenfallen, und daß ebenso auch die in den beiden Spulen der Meßvorrichtung kreisenden Ströme in gleicher Phase sind. a. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Selbstinduktionsspule die feste Spule eines 'Wattmessers eingeschaltet ist, der aus einem Galvanometer für Wechselströme finit einem magnetischen Gestell aus Eisenlamellen besteht.