DE670114C

DE670114C - Einrichtung zur UEberwachung, insbesondere Messung, von Drehmomenten an Elektromotoren

Info

Publication number: DE670114C
Application number: DEB176443D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alfred Windmueller
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1936-11-27
Filing date: 1936-11-27
Publication date: 1939-01-12

Description

Einrichtung zur Überwachung, insbesondere Messung, von Drehmomenten an Elektromotoren Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur überwachung und Messung von Drehmomenten, welche von Elektromotoren, vorzugsweise von kompensierten Gleichstrom-Nebenschlußmotoren, an Verbraucher abgegeben werden. Die neue Einrichtung kommt hauptsächlich in Prüffeldern und industriellen Anlagen zur Verwendung und gestattet, ohne Zuhilfenahme der üblichen Torsionsdynamometer, selbst bei Regelungen der Motorendrehzahl und bei nicht konstanten Speisespannungen, das übertragene Drehmoment auf elektrischem Wege zu bestimmen.
Gemäß der Erfindung wird dies nun dadurch erreicht, daß die Werte von Ankerstrom, Erregerstrom und Drehzahl in einem Meßbrückensystem derart auf Widerstände abgebildet werden, daß bei Brückengleichgewicht die Größe eines hierzu vorgesehenen Einstellwiderstandes ein Maß für das abgegebene Drehmoment ist. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Das von einem Motor abgegebene Drehmoment ist bekanntlich 11I = M, - lvIa, wobei Ale das erzeugte Drehmoment und Jlo das Verlustmoment bedeuten. Das Verlustinoment besteht dabei aus Lüfter- und Lagerreibungsverlusten, wovon die ersteren ungefähr proportional mit dem Quadrat der Drehzahl, die letzteren etwa mit der z,5ten Potenz der Drehzahl anwachsen. Mo ist also im wesentlichcn eine Funktion g der Drehzahl it und kann durch Leerlaufbestimmungen genau ermittelt werden. Ist weiter cl eine vom Motorentyp abhängige Konstante, 0 der Erregerfluß und 1" der Ankerstrom, so wird das vom Motor erzeugte Drehmoment durch M, = cl # 0 # Ja dargestellt, wobei 0 entsprechend den Nichtlinearitäten der Magnetisierungskurven eine weitere Funktion f des Erregerstromes Je. bildet. Das vom Motor abgegebene Drehmoment, als Funktion von J, Ja und u betrachtet, wird dann Mit Hilfe von Reglern W", We, ZV", welche vorzugsweise als Schnellregler nach dem Wälzsektorverfahren ausgeführt sind, werden nun die Größen 1Q, Je, u zur Einstellung veränderlicher Widerstände benutzt, und zwar derart, daß je ein Widerstand proportional mit dem Ankerstrom, proportional mit dem Erregerfluß und proportional mit dem Verlustmoment anwächst, d. h: es soll beim Ankerstrom J," der Widerstand Ra = c2 . T" P_, beim Erregerstrom 1e der Widerstand Re - c3. 0 = C3 ' f (Je) S2 und bei der Drehzahl u der Widerstand Ru - C4 . l1ilo = c4 . g (u) ,Sd betragen. Dabei sind-c" c3, c4 die zugeordneten Proportionalitätsfaktoren. Zur Steuerung des Reglers Wu, welcher den mit dem Verlustmoment proportional wachsenden Widerstand R" verändert; wird mit Vorteil eine mit dem Motor gekuppelte Tachodynamo T verwendet, deren Stromkreis über den Regler geschlossen ist. Die steuerbaren Widerstände Re, Ra, Ru, _ ein Einstellwiderstand R und ein weiterer Widerstand R' werden nun in solcher Weise zu einer Meßbrücke zusammengeschaltet, daß die dem Erreger- und Ankerstrom zugeordneten Widerstände Re, R, einander gegenüberliegende Brückenzweige bilden. Ein weiterer Brückenzweig besteht aus der Reihenschaltung des Einstellswiderstandes R und dem dem Verlustmoment proportionalen Widerstand R", während der letzte Brückenzweig ausschließlich einen festen Widerstand R' geeigneter Größe enthält. Diese Brücke.ist abgeglichen, wenn die Beziehung gilt : R = R,. R' # Re - Ru. Setzt man für die Widerstände Ra, Re, R" die oben angegebenen Beziehungen ein, dann erhält man als Gleichgewichtsbeding ungen Der feste Widerstand R' wird nun derart gewählt, daß der Faktor vor 11i1, im Klammerausdruck gleich eins ist, daß also R'= `2 wird: Die Gleichgewichtsbedin-Cl @ C4 gung nimmt dann die Form an R=c4#(1ld,-illo)=C4#ihl, d. b. es ist die Größe des Einstellwiderstandes ein direktes Maß für das vom Motor abgegebene Drehmoment. Um eine rasche und zuverlässige Überwachung der Drehmomente zu erhalten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Abgleich selbsttätig vorzunehmen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden; daß man die eine Brückendiagonale an-eine Gleichstromspannungsquelle legt und in der anderen Brückendiagonale ein polarisiertes Relais xx anbringt; welches gegebenenfalls mittelbar den Einstellwiderstand R derart steuert, daß sich ein selbsttätiger Abgleich der Brücke ergibt und die Drehmomente fortlaufend registriert werden können. Vorzugsweise wird bei der Anordnung die Stellung des Kontaktstückes des Einstellwiderstandes oder sein Widerstand selbst dazu benutzt, um eine geeignete Registriervorrichtung zu betätigen. Ebenso ist eine Fernübertragung in irgendeiner bekannten Weise, beispielsweise durch Widerstandsfernsender oder Ringrohr, möglich.

Claims

PATINTANSPRÜCI-1 L: i. Einrichtung zur Überwachung, insbesondere Messung, von Drehmomenten an Elektromotoren, dadurch gekennzeichnet, daß .die Werte von Ankerstrom, Erregerstrom und Drehzahl in einem Meßbrückensystem derart auf Widerstände abgebildet werden, daß bei Brückengleichgewicht die Größe eines hierzu vorgesehenen Einstellwiderstandes ein Maß für das abgegebene Drehmoment ist. 2: Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenwiderstände mindestens teilweise als Schnellregler nach dem Wälzsektorverfahren ausgebildet sind. 3. Einrichtung nach Anspruch, i, gegekennzeichnet durch eine derartige Abbildung, daß je ein Widerstand proportional mit dem Ankerstrom, proportional mit dem Erregerfluß und proportional mit dem Verlustmoment anwächst. q.. Einrichtung nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Erreger- und Ankerstrom zugeordneten Widerstände einander gegenüberliegende Brückenzweige bilden. 5. Einrichtung nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Brückenzweig aus der Reihenschaltung des Einstellwiderstandes mit dem dem Verlustmoment proportionalen Widerstand besteht und der ihm gegenüberliegende restliche Brückenzweig durch einen festen Widerstand geeigneter Größe gebildet ist. Einrichtung nach Anspruch i, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Widerstand R' gemäß Beziehung R' = gewählt ist, worin cl, c2, c4 Proportionalitätsfaktoren sind, die sich aus den Definitionsgleichungen 31, = c1 # 0 # Ja, Ra = cJa, Ra = c41Lfa ergeben, in welchen 11i1, das erzeugte Drehmoment,- 0 der Erregerfluß, Ja der Ankerstrom, 11i1', das Verlustmoment, Ra der dem Ankerstrom und Ra der dem Verlustmoment zugeordnete Abbildungswiderstand bedeuten. 7. Einrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß an die eine Brückendiagonale eine Gleichstromspannungsquelle und an die andere Brückendiagonale ein polarisiertes Relais gelegt ist, welches gegebenenfalls mittelbar den Einstellwiderstand derart steuert, daß sich ein selbsttätiger Abgleich der Brücke ergibt. .