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Einrichtung zur Drehzahlmessung Die üblichen Gleichstromtachometerdynamos
haben den Nachbeil, daß sie bei niederer Drehzahl nur sehr ungenaue Meßwerte ergeben.
In der Nähe .der Drehzahl Null versagt die Messung infolge des durch den Bürstenübergangswiderstand
und durch Remanenz verursachten Fehlers völlig. Will man Drehzahlen, die in der
Gegend von Null liegen, mit Gleichstromtachometerdynämos messen, so' bleibt nur
übrig, in bekannter Weise der zu messenden Drehzahl z. B. mittels Differentialgetriebe
eine konstante Drehzahl zu überlagern, deren Größe so zu wählen ist, daß die algebraische
Summe der Drehzahlen in einem Meßbereich liegt, der von der Dynamo genügend genau
erfaßt wird. Die Gleichstromtachometerdynamo wird dann z. B. von dem dritten Glied
des Differentials, das mit der Differenz der Leitdrehzahl und der zu messenden Drehzahl
umläuft, - angetrieben.
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Nach einem bekannten Vorschlag läßt sich eine Drehzahlmessung auch
auf einfachere Weise erreichen. Zur Drehzahlmessung wird eine Drehstromasynchronmaschine
verwendet, die. von einem Netz konstanter oder annähernd konstanter Frequenz gespeist
und durch die Arbeitswelle, deren Drehzahl zu messen ist, in Richtung ihres Drehfeldes
angetrieben wird. Die synchrone Drehzahl der Drehstrommaschine ist dabei so festgelegt,
daß sie oberhalb der bei der Messung betriebsmäßig auftretenden Höchstdrehzahl liegt.
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In Fig. i ist diese Schaltung dargestellt. Mit einem Fördermotor i,
dessen Drehzahl zu überwachen ist, ist die Tachometermaschinc 2 gekuppelt, die ständerseitig
von dem Netz gespeist wird. An dem Läufer der Maschine 2 ist ein Voltmeter q. angeschlossen,
das, wie üblich, unmittelbar in Drehzahlen des Fördermotors i geeicht ist. Die an
den Schleifringen der Tachometermaschine 2 abgenommene Spannung ist proportional
der zu bestimmenden Drehzahl. Wird die Welle in Richtung des Drehfeldes bewegt;
so ist die Schleifrmgspannung kleiner als die Stillstandsspannung, bei umgekehrter
Drehbewegung ist sie also größer als diese. Der Verlauf der Spannung in Abhängigkeit
von der Drehzahl ist geradlinig. Legt man die Grunddrehzahl der Maschine 2 unter
Annahme einer geringen. Polpaarzahl so hoch, daß sie wesentlich über der betriebsmäßig
auftretenden Höchstdrehzahl liegt, so hat man stets ausreichende Spannungen zur
Verfügung, bei denen der an den Schleifringen auftretende Spannungsabfall nur wenig
ausmacht und daher das Meßresultat kaum fälscht.
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Will mau auch diesen geringen Fehler
noch vermeiden,
so kann man die Maschine 2 im Läufer statt im Ständer speisen. Bei hohen Läuferspannungen
üben dann die geringen Schleifringübergangsspannungen nur einen geringen Einfluß
auf das Meßergebnis aus.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Vervollkommnung und Verbesserung
dieser bekannten Drehzahlmeßeinrichtung. Gemäß der Erfindung werden mit der zu überwachenden
Welle zwei in Kaskade geschaltete Asynchronmaschinen gekuppelt, von denen die erste
am Netz liegt, während an die zweite Maschine, deren Drehfeld gegenläufig zu dem
der ersten Maschine ist, ein Spannungsmeßinstrument angeschlossen ist. Gegenüber
der bekannten Anordnung mit nur einer Tachometermaschine hat die Erfindung den Vorteil,
daß Schleifkontakte in den Meßleitungen des Meßinstrumentes gänzlich vermieden sind.
Der Einfluß der Spannungsabfälle an den Bürsten der Schleifringe fällt fort, und
die Meßgenauigkeit wird dadurch erhöht. Ein weiterer Vorteil der Anordnung gemäß
der Erfindung besteht darin, daß die dem Meßinstrument von der zweiten der beiden
in Kaskade geschalteten Maschinen zugeführten Spannungen nach Größe und Frequenz
quadratisch von der Drehzahl abhängen. Man erhält also eine steile Charakteristik
und bei verhältnismäßig geringen Drehzahldifferenzen noch Spannungswerte, die für
die Betätigung des Meßinstrumentes ausreichend sind.
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In Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Mit
der Läuferwicklung 5 der Maschine 2 ist der Läufer 7 einer zweiten Tachometermaschine
6 in Reihe geschaltet, an deren Ständer das Voltmeter q. liegt. Die Maschine 6 ist
ebenfalls mit der Welle der zu überwachenden Maschine i gekuppelt. Das von der Wicklung
7 erzeugte Drehfeld muß räumlich die umgekehrte Drehrichtung wie das Drehfeld der
Maschine 2 haben.
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`Handelt es sich um die Drehzahlüberwachung von Asynchronmaschinen,
so kann man die Schaltung dahingehend vereinfachen, daß die Asynchronmaschine, deren
Drehzahl gemessen we,#.'den soll, an Stelle der Tachometermaschine 2 in Fig. 2 gesetzt
wird. Es ergibt sich dann die Schaltung gemäß Fig. 3. Die Läuferwicklung 7 der Maschine
6, an deren Ständerklernmen das Meßinstrument q. liegt, ist hier mit dem Schleifring
8 des zu überwachenden Motors i verbunden. Der Motor i wird in bekannter- Weise
durch Läuferwiderstände 9 gesteuert, zu denen die Wicklung 7 parallel liegt. Die
Schaltung nach Fig.3 ist allerdings nur in solchen Fällen brauchbar, bei denen die
Höchstdrehzahl unter der synchronen Drehzahl bleibt, wenn also eine Genera torbremsung
nicht verlangt wird.
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Zur Spannungs- und damit Drehzahlmessung wird man vorteilhaft Instrumente
verwenden, die von der Frequenz weitgehend unabhängig sind, wie z. B. eisengeschlossene
Elektrodynamometer. Statt dessen kann man aber in bekannter Weise auch Gleichrichter,
z. B. Trockengleichrichter, vorsehen, die die dem Meßinstrument zugeführte Spannung
vorher gleichrichten.