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Einrichtung zur Feststellung von Winkelabweichungen zwischen zwei
umlaufenden Wellen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Feststellung, also
zum Anzeigen oder zum Regeln, von Winkelabweichungen zwischen zwei umlaufenden Wellen,
bei der die Winkelregelung durch den ganzen Regelbereich eine statische ist. Sie
besteht darin, daß in Abhängigkeit von der Winkelabweichung eine umlaufende Wicklung
in einem entlang der Maschinenachse verschieden starken Feld bewegt wird. Bei Winkelabweichungen
wird die Wicklung also entsprechend der Größe der Winkelabweichung von einem verschieden
starken Feld durchsetzt werden, wonach sich die Größe der in ihr erzeugten elektromotorischen
Kraft richtet, die dann zum Anzeigen der Winkelabweichung oder als Mittel für deren
Beseitigung verwendet werden kann. Vorteilhaft wird als Einrichtung für den beabsichtigten
Zweck eine elektrische Maschine mit einem sogeuannten Tauchanker verwendet, dessen
elektromotorische Kraft durch axiale Verschiebung des Ankers in Abhängigkeit von
der Winkelabweichung beeinflußt wird. Die Veränderung der elektromotorischen Kraft
kann dann auf ein Meßinstrument wirken oder auf einen Regelapparat, der auf die
Welle; die eine Winkelabweichung erfahren hat, einwirkt und diese in die gewünschte
Lage zurückbringt.
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In Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Anordnung
veranschaulicht. Sie zeigt zwei Wellen w und v, von denen die Welle
v
unter irgendeinem Einfluß eine Winkelabweichung erfahren soll. w ist eine
Welle, die mit konstanter Drehzahl umläuft und die als Vergleichswelle für die Winkelabweichung
der Welle v dient. Zur Aufnahme der Winkelabweichung dient eine Maschine g, die
einen Ständer s mit zwei Polen N und S besitzt, die zusammen ein konstantes Magnetfeld
erzeugen. Zwischen den Polen liegt der Anker a, der mit der Vergleichswelle w umläuft
und in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist. Die Verschiebbarkeit wird dadurch
erzeugt, daß der Anker als Mutter ausgebildet ist, die auf einer mit der Welle w
verbundenen Schraube b aufsitzt und in die ein mit der Welle v verbundener
Mitnehmer m eingreift. Zur Verbindung der Schraube b mit der Welle
w dient die Kupplungk. Drehen sich die beiden Wellen mit gleicher Geschwindigkeit,
so dreht sich der Anker a mit derselben Geschwindigkeit um die gemeinsame Wellenachse.
Weicht aber die Geschwindigkeit der Weile v von der der Welle w ab, so wird
der sich mit dieser Welle weiterdrehende Anker a auf der Schraube so bewegt, daß
er sich in dem Magnetfeld zwischen den Polen N und S verschiebt und je nach seiner
Bewegungsrichtung von mehr oder weniger Kraftlinien durchdrungen wird. Hierdurch
wird die elektromotorische Kraft in einer auf dem Anker a angeordneten Wicklung,
die der Einfachheit wegen nicht dargestellt ist, verändert. Die -Änderung
kann
ohne weiteres auf ein Meßinstrument übertragen werden, das sie anzeigt, worauf irgendeine
notwendige Einstellung von Hand vorgenommen werden kann, oder aber sie wird auf
einen Regelapparat übertragen, der die gewünschte Änderung selbsttätig vermittelt.
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Um zu verhüten, daß der Anker a bei seiner axialen Verschiebung das
Feld sozusagen mit sich nimmt, wodurch die beabsichtigte Veränderung' der in ihm
erzeugten elektromotorischen Kraft beeinträchtigt wird, ist ihm zur Seite ein Hilfsanker
c angeordnet, der aus magnetisierbarem Material besteht und den Teil des Magnetfeldes
aufnimmt, der von dem Hauptanker a verlassen wird. Das Magnetfeld bleibt also auch
bei dem Stellungswechsel der Wicklung unverzerrt.
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Man kann den Generator g auch in axialer Richtung unterteilen und
den beiden Ankerteilen eine gegenläufige Bewegung geben. Das hat den Vorteil, daß
die axialen Druckkräfte in dem Anker gegeneinander ausgeglichen werden und die Maschine
eine größere Empfindlichkeit erhält.
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Ferner kann der Mitnehmer in mit dem Ankere durch Federn f verbunden
werden, die dazu dienen, daß der Vergleich der beiden Wellen durch die vergleichende
Einrichtung weich ist, d. h. mit Zeitverzögerung bei plötzlichen Stößen ausgestattet
ist.
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Für die Schnelligkeit und Genauigkeit einer Regelung kann eine Überregelung
vorgesehen werden. Diese soll nach der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die
Regelmaschine ein von dem Regelstrom erregtes Gegenfeld erhält, das bei Verstellung
des Ankers erst nach einer gewissen Zeit auf diesen einwirkt.
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Um dies zu erreichen, wird die"Regelmaschine, wie in Fig. 3 veranschaulicht,
mit einer dem konstanten Feld entgegenwirkenden Erregerwicklung e versehen, die
von dem Regelstrom durchflossen wird und im Nebenschluß zu einem im Laufe dieses
Stromes angeordneten Widerstand r liegt. In diesem Ausführungsbeispiel arbeitet
die Regelmaschine auf die Feldwicklung feines elektrischen Motors
m, dessen Erregung so beeinflußt wird, daß seine Drehzahländerung und damit
die Winkelabweichung von der mit konstanter Geschwindigkeit angetriebenen, als Vergleichswelle
dienenden Welle des Generators g wieder aufgehoben wird. Weicht die Welle des Motors
m in ihrem Winkel von der Vergleichswelle ab, so wird beispielsweise bei steigender
Geschwindigkeit der Welle v der Anker a der Maschine g in das Feld dieser Maschine
hineingeschoben; die in ihm erzeugte elektromotorische Kraft steigt, mit ihr der
die Feldwicklung f des Motors na durchfließende Erregerstrom und die
Geschwindigkeit des Motors fällt. Dabei sind die Abmessungen so getroffen, daß der
Erregerstrom des Motors na über den dem stationären Falle entsprechenden Wert steigt.
Inzwischen hat sich in der Erregerwicklung e der durch die Selbstinduktion dieser
Wicklung behinderte Erregerstrom entwickelt und mit ihm das von dieser Wicklung
erzeugte Gegenfeld. Hierdurch wird die Erregung der Maschine g geschwächt. Die in
dem Anker a erzeugte elektromotorische Kraft sinkt und mit ihr der die Erregerwicklung
f des Motois nz durchfließende Erregerstrom, und die Winkelabweichung des
Motors in wird in kürzerer Zeit als bei Fehlen der Kompoundwicklung auf den Endwert
gebracht. Gleichzeitig wird auch die maximale Winkelabweichung durch diesen Umstand
verringert.
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Wie ersichtlich, dient bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
die Regelmaschine g zugleich als Erregermaschine für den Motor 7n, wodurch die Regelanordnung
für diesen vereinfacht und die Geschwindigkeit der Regelung beschleunigt wird.
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Ebenso kann der Regelgenerator aber auch zugleich als Erregermaschine
für einen zu regelnden elektrischen Generator dienen. Dann würde, wenn die Maschine
7n in Fig. 3 z. B. ein Generator ist, beim Nachlassen der Geschwindigkeit des Generators
der Anker a der Vergleichsmaschine g so verschoben werden, daß die elektromotorische
Kraft dieser Maschine steigt. Dieses Steigen würde dann entweder benutzt werden,
um dem Maschinenwärter ein Signal zu geben, daß er die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine
für den Generator 7n regelt, oder sie müßte auf einen selbsttätig diese Regelung
herbeiführenden Mechanismus wirken. Inzwischen wird selbsttätig die Erregung des
Generators erhöht und damit die Spannung des vom Generator gespeisten Netzes konstant
gehalten, wobei, wie im vorbeschriebenen Fall, ebenfalls eine Überregelung stattfindet.
Die Generatorgeschwindigkeit muß selbstverständlich geregelt werden, weil sonst
der Anker a der Vergleichsmaschine immer weitergedreht würde und er entweder von
seiner Welle abgedreht würde oder die Vergleichsmaschine gezwungen würde, die Geschwindigkeit
des Generators m anzunehmen.