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Elektrischer Drehzahlfernmesser Zu den für die Nahanzeige bestimmten
Dreh zahl messern gehören als wichtigste Vertreter für Betriebsmessungen die Fliehpendel-
und Wirbelstromtachometer. Auf ihre als bekannt vorausgesetzte Wirkungsweise sei
hier nicht eingegangen. Es sai nur darauf hingewiesen, daß die Anzeige des Fliehpendeltachometers
unabhängig von der Drehrichtung erfolgt, während bei dem Wirbelstromtachometer neben
der Drehzahl die Drehrichtung ihren Ausdruck findet, wenn das Anzeigegerät seinen
Nullpunkt in der Mitte hat.
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Die Forderung der Fernablesung führte zur Entwicklung elektrischer
Drehzahlmesser.
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Eine solche Meßeinrichtung besteht aus einem drehzahlabhängigen Stromerzeuger
als Geber und einem elektrischen Anzeige- oder Schreibgerät als Empfänger. Die elektrische
Verbindung zwischen Geber und Empfänger wird durch isolierte Kupferleitungen hergestellt.
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Die elektrische Fernübertragung der Drehzahl ermöglicht hierbei die
Anbringung des Gebers an Stellen, die schwer zuganglich oder deren Zugang mit Gefahren
verbunden ist, während der Empfänger sich irm Blickfeld einer stets leicht erreichbaren
Stelle anordnen läßt.
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Die ältesten, auch heute noch viel verwendeten Geber sind kleine
Gleichstromdynamos, welche auf Spannungsmesser wirken, indem sie eine der Drehzahl
verhältnisgleiche Gleichspannung erzeugen. Die Fernübertragung der Spannung erfolgt
mittels zweier isolierter Kupferleitungen. Ist der Empfänger ein Drehspulmeßerät
mit Nullpunkt in der Mitte, so ist nicht nur die Anzeige der Drehzahl, sondern auch
eine Drehrichtungsanzeige möglich.
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Gleichstromgebergeräte besitzen einen Kollektor, d. h. einen rotierenden
Umschalter, welcher je Umdrehung eine der Polzahl des Läufers entsprechende Zahl
von Umschaltungen auszuführen hat. Ein solcher Kollrektor kann, selbst bei Ausführung
in Edelmetall, einer gewissen Wartung und Pflege nicht entbehren und gibt auch gelegentlich
Anlaß zu Störungen und Meßfehlern. Daher gibt man in allen den Fällen, bei denen
Drehzahlen nur einer Richtung zu übertragen sind, Gebergeräten, die Wechselstrom
erzeugen, den Vorzug. Diese unbedingt betriebssicher arbeitenden Geber werden durch
zwei isolierte Kupferleitungen mit Drehspulmeßgeräten mit eingebautem Trockengleichrichter
verbunden.
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Das Bestreben, die Vorteile der Wechselstromgeber mit den Vorteilen
der Gleicihstromgeber zu vereinigen, führte zu dem Bau von Drehstromgebern, welche
durch drei isolierte Kupferleitungen mit Drehfeldmeßgeräten verbunden vrerden. Die
Empfänger dieser
Drehzahlmesser zeichnen sich durch große Verstellkräfte
und einfachen Aufbau aus. Der auf die Meßgenauigkeit wirkende Frequenzeinfluß muß
hierbei berücksichtigt werden, was mitunter zu Unbequemlichkeiten bei der Fertigung
führt.
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Es sind auch Geber vorgeschlagen worden, welche Zweiphasenwechselstrom
erzeugen, der mittels dreier Leitungen auf elektrodynamische Empfänger übertragen
wird. Derartige Drehzahlmesser haben die gleichen Eigenschaften wie die im vorigen
Absatz erwähnten Drehstromdrehzahlmesser. Sie sind jedoch im Aufbau weniger einfach
und konnten sich nicht einführen.
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Die im folgenden beschriebene elektrische Drehzahlfernmeßeinrichtung
hat mit dem bekannten und betriebssicheren Drehzahlmesser auf der Grundlage vom
Einphasenwechselstrom gemeinsam, daß ihr Geber gleichfalls Einphasenwechselstrom
erzeugt. Zur Fernübertragung der Meßwerte dienen gleichfalls nur zwei Leitungen.
Der Empfänger ist gleichfalls ein Drehspulmeßgerät.
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Neu ist jedoch, daß mit dieser Einrichtung nunmehr Drehzahlen verschiedener
Richtung gemessen werden können. Wie aus der Beschreibung hervorgeht, ist dies durch
die besondere Kurvenform des Wechselstroms erreicht worden, und zwar dergestalt,
daß der Geber einen Wechselstrom erzeugt, der dadurch von der üblichen Sinusform
abweicht, daß die Amplituden der Plus- und Minuswerte voneinander verschieden sind
und daß ferner diese Verschiedenheit zur Anzeige der Drehzahl und Drehrichtung dient.
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Die Abb. 1 der Zeichnung zeigt unter a die Kurvenform des vom Geber
erzeugten Wechselstroms, der unter b zur besseren Veranschaulichung der Sinuskurve
gegenübergestellt ist. Diese Kurvenform des Wechselstroms wird in bekannter Weise
erzielt durch entsprechende Gestaltung der Pole des Ständereisens.
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Hierbei können verschieden große Scheitelwerte der Stromkurven erzielt
werden oder bei gleichen Scheitelwerten verschiedene Kurverformen der Plus- bzw.
Minuswerte.
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In Abb. 2 ist 1 die Ständerwicklung des Gebers, der in bekannter
Weise als Magnetinduktor ausgebildet ist. Der Wechselstrom wird über die Kupferleitungen
2 und 2' den Einweggleichrichtern 3 und 3' zugeführt. Der Einweggleichrichter 3
sperrt die eine Halbwelle, der Einweggleichrichter 3' die andere Halbwelle des Wechselstroms.
Infolge der Verschiedenheit der Scheitelwerte des Wechselstroms sind die durch die
Einweggleichrichter erhaltenen zwei Gleichströme in gleiehem Verhältnis verschieden.
Sie werden zur Ladung von zwei Kondensatoren verwendet. und zwar ladet der Gleichstrom
des Einweggleichrichters 3 den Kondensator 4 und der Gleichstrom des Einweggleichrichters
3' del Kondensator 4' auf. Die Widerstände 5 und 5' geben den Kondensatoren Gelegenheit,
sich zu entladen. 6 ist ein Vorwiderstand für den Empfänger. Er ist möglichst groß
zu wählen, um den Temperatureinfluß auszugleichen.
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7, 7' und 7" sind elektrische Spannungsmesser, z. B. Drehspulmeßgeräte
mit Nullpunkt in del Mitte. Die Differenz der Gleichspannungen der Kondensatoren
4 und 4' wird von den Empfängern 7, 7' und 7" angezeigt: sie ist ein Maß für die
Drehzahl des Gebers. Der Wechselstrom des Gebers, der dem Gleichstrom überlagert
ist, nimmt seinen Weg vornehmlich über den Kondensator 8. Je nach der Drehrichtung
des Gebers wird zufolge der verschieden großen Scheitel werte bzw. verschiedenen
Kurvenformen der Plus- oder Minuswerte des erzeugten Wechselstroms der eine oder
der andere Kondensator die höhere Spannung annehmen und die Richtung des die Spannungsmesser
beeinflussenden Gleichstroms bestimmen.
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Da der Gleichstrom der Kondensatoren 4 und 4' über die Fernleitungen
2 und 2' auch die Wicklung des Gebers durchfließt, läßt sich bedarfsgemäß auch in
der Nähe des Gebers ein Empfänger 7"' anordnen, dem, wenn erforderlich, ein Kondensator
8' parallel geschaltet wird, um dem Wechselstrom einen bequemeren Weg zu schaffen.