DE637974C - Geschwindigkeitsfernanzeiger mit einem oder mehreren Empfaengern, die sich entgegen der Wirkung einer Gegenkraft unter Einwirkung eines Drehfeldes zu verstellen suchen - Google Patents

Description

in Paris

Die Erfindung betrifft einen Geschwindigkeitsfemanzeiger, bei dem ein oder mehrere Empfänger durch ein Drehfeld verstellt werden, das vom Geber erzeugt wird und mit einer Geschwindigkeit umläuft, die der zu messenden Drehzahl proportional ist. Die Empfänger werden durch das Drehfeld entgegen einer Rückführungskraft verstellt, wofür gewöhnlich eine Feder benutzt wird.

Erfindungsgemäß wird nun der Geber so ausgebildet, daß den Empfängern unabhängig von der zu messenden Drehzahl eine in der Amplitude konstante Spannung zugeführt wird, so daß die Frequenz allein als Meßgröße benutzt wird. Zu diesem Zweck wird als Geber eine Kollektormaschine, ζ. Β. eine Gleichstromnebenschlußmaschine, verwendet. Auf diesem Kollektor befinden sich im gleichen Abstand voneinander drei Bürsten, die mit der zu messenden Geschwindigkeit angetrieben werden. Es wird so ein Drehfeld konstanter Spannung erzeugt, dessen Frequenz ein Maß für die zu messende Geschwindigkeit ist. Dieses Drehfeld wird dann den Rotoren der Empfänger zugeführt, während ihr Stator zweckmäßig mit Gleichstrom erregt wird.

Der Vorteil der neuen Anordnung besteht darin, daß auch bei sehr geringen .Geschwindigkeiten bereits ein kräftiges Drehmoment erzeugt werden kann. Es ist also auch die Anzeige von kleinen Geschwindigkeiten mit hoher Genauigkeit möglich. Die bekannten Einrichtungen haben demgegenüber den Nachteil, daß kleine Geschwindigkeiten überhaupt nicht oder nur sehr ungenau angezeigt werden konnten. Das beruhte darauf, daß einmal Einrichtungen benutzt wurden, bei denen die Spannung von der Geschwindigkeit Null ab linear stieg, oder Einrichtungen, bei denen die Erregung der Pole nacheinander abhängig von der zu messenden Geschwindigkeit vorgenommen wurde. Bei der letzten Einrichtung tritt bei geringen Geschwindigkeiten der Übelstand auf, daß ein gleichmäßiges Drehmoment überhaupt nicht mehr erzeugt werden kann, d.h. es tritt ein Pendeln des Zeigers auf.

Die Verwendung von Bürsten, die an einem drehbaren Bürstenträger angebracht sind und ein Drehfeld erzeugen sollen, ist insoweit bekannt, als der Erfinder selbst bereits eine solche Anordnung für eine elektrische Zwangssteuerung vorgeschlagen hat. Dort handelte

es sich aber nicht darum, eine Geschwindigkeit zu messen durch Verstellung eines Rotors !entgegen einer Feder, sondern darum, eine synchrone Bewegung von Empfänge^: 5. und Bürstenträger zu erzielen. .^f£is

Die Zeichnung zeigt drei Ausführung!^ i formen der Erfindung.

Fig. ι zeigt schematisch die Anordnung, die aus einem Übertragungsmotor besteht, dessen Bürsten sich mit der zu messenden Geschwindigkeit drehen und mit einem Empfänger mit einem einzigen Rotor verbunden sind.

Fig. 2 gibt eine entsprechende Ansicht einer Variante mit einem Empfangsmotor mit doppeltem Rotor.

Fig. 3 stellt den Empfänger der Fig. 2 mit einer kleinen Abänderung dar.

Auf Fig. ι ist mit T der Sender bezeichnet, der aus einer Nebenschlußmaschine besteht, deren Rotor mit Kollektor 1 und deren Stator 2 durch das Gleichstromnetz gespeist werden. Die Welle 3, welche mit der zu messenden Geschwindigkeit getrieben wird, trägt den Bürstensätz 4_? der sich auf dem Kollektor des Rotors 1 dreht.

Die Bürsten 4 sind mit den auf der Welle 3 aufgekeilten Ringen 5 verbunden, von denen Verbindungsdrähte 6 abgehen, die zu den Schleifringen 7 der Rotoren der verschiedenen Empfänger der Fernanzeiger, wie beispielsweise R₁ führen. Der in Fig. 1 dargestellte Empfänger besteht aus einem mit Gleichstrom gespeisten Stator 8 und einem gewickelten Hotor 9, der durch drei in gleichen Abständen befindliche Abnahmestellen mit den obenerwähnten Übertragungsringen 7 verbunden ist. Auf die Welle des Rotors wirkt ferner eine an einem Ende an dem festen Punkt P befestigte Spiralfeder 10 ein und sucht ständig den Rotor (unabhängig von der Richtung, in welcher sich dieser verschiebt) in eine gegebene Winkellage zurückzuführen, für welche die mit der Welle des Rotors 9 fest verbundene Nadel 11 auf der Null der Meßteilung des Fernanzeigers steht.

Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist folgende: Sobald die Bürsten des Senders sich mit einer gegebenen Geschwindigkeit V drehen, empfängt man mit diesen Dreiphasenspannungen; dabei ist die Frequenz des erzeugten Stromes in jedem Augenblick der Geschwindigkeit der Welle 1 proportional. Dieser Strom erzeugt in dem Rotor des oder der Empfänger ein Drehfeld mit der Geschwindigkeit ν der Bürsten. Das Drehmoment, welches auf den in einer gegebenen Winkellage gehaltenen Rotor des Empfängers einwirkt, ist in empfindlicher Weise der Frequenz und damit der zu messenden Geschwindigkeit proportional. Dieses Drehmoment wirkt demjenigen der Feder 10, welches wiederum dem Winkelabstand des Rotors in bezug auf seine oben bezeichnete Gleichgewichtslage proportional ist, entgegen. Es ;<f|%t daraus, daß die Feder eine freie Dre-'lEäjing des Rotors verhindert und dieser daher •'6ine Winkellage in der Weise einnimmt, daß die beiden Drehmomente sich im Gleichgewicht befinden und die Abweichung des Rotors von seiner Ruhelage proportional der zu messenden Geschwindigkeit ist. Die Ablesung der Lage der Nadel 11 auf der passend geeichten Graduierung ergibt also in jedem Augenblick die Geschwindigkeit V. Naturlieh sind die Wicklungen des Empfängers so berechnet, daß sie, ohne Schaden zu nehmen, die durch die elektromotorischen Gegenkräfte induzierten Ströme aushalten können.

Im Falle der Fig. 2 ist die Feder 10 durch den auf der gleichen WeEe 14 wie der Rotor 9 aufgekeilten Rotor 13 ersetzt, der unter der Wirkung des Hilfsstators 15 (oder des einen gemeinsamen Stator bildenden Stators 8) steht. Der Hilfsrotor 13 wird mit Gleichstrom durch die Stromabnehmer 16 gesp eist, welche mit den Ringen 16 in Nebenschluß zur Speisung der Statoren 8 und 15 verbunden sind. Der Rotor 13 hat eine ähnliche Wirkung wie die Feder 10 in Fig. 1. In der Tat steEt sich für jede Geschwindigkeit ein Gleichgewicht ein zwischen dem der zu messenden Geschwindigkeit empfindlich proportionalen Drehmoment, welches auf den Mehrphasenrotor 9 !einwirkt, und dem in dem Gleichstromrotor 13 !entwickelten Drehmoment, welches dem Drehwinkel proportional ist. Die Nadel 11 des Fernanzeigers, die fest mit der Rotorwelle 14 verbunden ist, gibt also ebenso wie in dem vorher beschriebenen Beispiel die Geschwindigkeiten auf einer passend geeichten Skala an.

In Fig. 3 ist der gleiche Empfänger wie in Fig. 2 dargestellt mit dem Unterschied, daß der Drehstromrotor 9 mit dem Hilfsrotor einerseits und mit der Zeigernadel anderseits durch das Reduktionsgetriebe 17 verbunden ist. Man kann auf diese Weise mehrere Umdrehungen des Dreiphasenempfängers ausnutzen, was die Empfindlichkeit der Vorrichtung und damit die Genauigkeit erhöht. Gleichzeitig richtet man es so ein, daß die Verschiebung der Zeigernadel für die vor' gesehene Geschwindigkeitsskala kleiner als 360⁰ ist.

Mit dem so auf elektrischem Wege erhaltenen Gleichgewicht kann man eine bei Temperaturschwankungen konstante Justierung erzielen. Es ist ja bekannt, daß durch die infolge der Erhitzung eintretenden Widerstandsänderungen das Drehmoment sich mit dieser Erhitzung ändern kann. Indem jedoch

der entgegenwirkende Rotor tinter entsprechend gewählten Bedingungen angeordnet wird, kann man ein Gegendrehmoment erzeugen, das zwar gleichfalls mit der Temperatur sich ändert, aber nach dem gleichen ; Gesetz wie das Drehmoment des Empfängers. Die Temperaturschwankungen sind demnach ohne Einfluß auf die Eichung des Apparats. Aus dem gleichen Grunde können durch diese ίο Anordnung auch die Spannungsschwankungen im Netz eleminiert werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Geschwindigkeitsfernanzeiger mit einem oder mehreren Empfängern, die sich entgegen der Wirkung einer Gegenkraft unter Einwirkung eines Drehfeldes zu verstellen suchen, das durch den vom Sender gelieferten Drehstrom erzeugt wird und dessen Umlaufgeschwindigkeit proportional der zu messenden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der das Drehfeld in den Empfängern erzeugende Strom am Sender von einem Bürstensatz abgenommen wird, dessen Bürsten auf dem Kollektor einer dauernd umlaufenden elektrischen Maschine, insbesondere einer Gleichstrommaschine, in gleichen Abständen

   .:,; ^angeordnet sind und mit der zu messenden '-,.- -Geschwindigkeit umlaufen.
2. 2. Geschwindigkeitsfernanzeiger, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoren der Empfänger, die durch Gleichstrom erregt sind, einen die Gegenkraft ausübenden Hilfsrotor aufweisen, der mit dem Rotor des Empfängers verbunden und mit Gleichstrom erregt ist, so daß ein Magnetfeld entsteht, das den Hilfsrotor stets in 'eine bestimmte Ruhelage zurückzuziehen sucht, mit einem Drehmoment, das sich mit Temperatur und Spannung nach dem gleichen Gesetz ändert wie das Drehmoment des Hauptrotors.
3. 3. Geschwindigkeitsfernanzeiger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsrotor des Empfängers über Übersetzungsgetriebe einerseits mit der Anzeigenadel und anderseits mit dem Hauptrotor verbunden ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen