DE873457C

DE873457C - Device for precise measurement of the speed or changes in speed of a shaft

Info

Publication number: DE873457C
Application number: DEA5276D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1942-11-10
Filing date: 1942-11-10
Publication date: 1953-04-13

Description

Eine sehr genaue Messung der momentanen Drehzahl einer Welle nach dem bekannten Verfahren mittels Tachometermaschine macht stets erhebliche Schwierigkeiten wegen der nie zu vermeidenden Exzentrizität bei der Ankupplung von solchen Drehzahlgebern. In der Drehzahlanzeige erscheint also immer eine Welligkeit, deren Frequenz mit der Umdrehungsfrequenz der Welle übereinstimmt. A very accurate measurement of the current speed of a shaft the known method by means of a tachometer machine always causes considerable difficulties because of the unavoidable eccentricity when coupling such speed sensors. A ripple always appears in the speed display, its frequency with corresponds to the rotational frequency of the shaft.

Selbst bei der Verwendung höchstwertiger Getriebe zur Ankupplung läßt sich diese Welligkeit allenfalls auf ein Minimum herabdrücken. Es hat sich aber gezeigt, daß bei Drehzahlregelungen für Genauigkeiten in der Größenordnung von z. B. I °/o die Messung der Drehzahl um so genauer sein muß, je größer man die Regelgeschwindigkeit wünscht Insbesondere ist eine periodische Ungleichförmigkeit in der Anzeige unerwünscht bei der Drehzahl regelung sehr großer Einheiten, da man dadurch zu sehr hohen und ungünstigen Beanspruchungen des Antriebsmotors und der ihm vorgeschalteten Glieder kommt.Even when using the highest quality gear for coupling at best, this waviness is reduced to a minimum. But it has shown that with speed controls for accuracies on the order of z. B. I ° / o the measurement of the speed must be more precise, the greater the control speed Desires In particular, periodic non-uniformity in the display is undesirable when regulating the speed of very large units, as this leads to very high and unfavorable stresses on the drive motor and the links upstream of it comes.

BErfindungsgemàß werden diese Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß man zur Drehzahlregelung ein Fliehkraftpendel benutzt, das direkt auf- der Welle sitzt, deren Drehzahl gemessen werden soll, und dessen Ausschlag unmittelbar elektrisch gemessen wird. Hierzu wird z. B. das Fliehkraftpendel mit dem beweglichen Anker einer wechselstromdurchflossenen, zweckmäßig in Differentialschaltung angeordneten Induktionseinrichtung :verbunden oder mit seinem Ende selbst als Anker ausgebildet. Will man mit dieser Einrichtung in einem größeren Bereich die Drehzahl sehr genau überwachen, so wird man mit einer einzelnen Einrichtung nicht mehr die geforderte Genauigkeit erreichen können. Es werden deshalb für größere Drehzahlbereiche mehrere verschieden abgestimmte Meßeinrichtungen vorgesehen. Dabei sind die Meßbereiche so aneinanderzureihen, daß sie sich überlappen. According to the invention, these difficulties are avoided by that a centrifugal pendulum is used to regulate the speed, which is placed directly on the shaft whose speed is to be measured and whose deflection is directly electrical is measured. For this purpose z. B. the centrifugal pendulum with the movable armature an alternating current flowing through it, expediently arranged in a differential circuit Induction device: connected or designed as an anchor with its end itself. If you want the speed very precisely with this device in a larger range monitor, one will no longer achieve the required level with a single device Can achieve accuracy. There are therefore several for larger speed ranges differently tuned measuring devices provided. Here are the measuring ranges to be lined up so that they overlap.

Fig. I zeigt beispielsweise eine Ausführung des Erfindungsgedankens. W sei die Stirnfläche der Welle, deren Drehzahl gemessen werden soll. Fig. I shows, for example, an embodiment of the inventive concept. Let W be the end face of the shaft whose speed is to be measured.

M1 und M2 sind zwei Magnetspulen, die exzentrisch zur Wellenmitte angebracht sind. Zwischen den beiden Magneten, mittels zweier Fehlern F1 und F2 aufgehängt, schwebt der Anker K, dessen relative Lage zu den beiden Magneten nur durch die an ihm angreifende- Zentrifugalkraft bestimmt wird. Die Spulen der beiden Magnete liegen über die Schleifringes, S2 und Ss in den Zweigen einer Brücke, deren übrige Brückenzweige zweckmäßig durch Drosseln D3 und D4 gebildet werden. Die Speisung der .Brücke erfolgt von der Hilfswechselstromquellen. Die Brückenspannung, die mit dem Instrument A' gemessen wird, ist dann bei konstanter Hilfsstromquelle ein eindeutiges Maß für die am Anker K angreifende Zentrifugalkraft und damit ein eindeutiges Maß für die Drehzahl. Zur besseren Dämpfung setzt man den Anker K samt den Magneten M1 und M2 zweckmäßig in eine dämpfende Flüssigkeit, z. B. Ül. Selbstverständlich könnten auch zur Messung an sich bekannte Kapazitätsmeßgeber verwendet werden. Bei der Messung der Drehzahl nicht senkrecht stehender Wellen kann unter Umständen die Schwerkraft eine zusätzliche Wirkung auf das Fliehkraftpendel ausüben, so daß im Meßresultat ein Schlag der Welle vorgetäuscht wird. Dieser kann auf einfache Weise eliminiert werden, wenn man auf der Welle eine zweite gleichartige Fliehkraftpendelanordnung vorsieht, welche um einen Winkel von I800 gegen die erste versetzt ist.M1 and M2 are two solenoids that are eccentric to the center of the shaft are attached. Between the two magnets, by means of two errors F1 and F2 suspended, the armature K floats, its position relative to the two magnets only is determined by the centrifugal force acting on it. The coils of the two Magnets lie over the slip ring, S2 and Ss in the branches of a bridge, whose The rest of the bridge branches are expediently formed by throttles D3 and D4. The feeding The bridge is made by the auxiliary AC power sources. The bridge tension associated with the instrument A 'is measured, is then an unambiguous with a constant auxiliary power source Measure of the centrifugal force acting on the armature K and thus a clear measure for the speed. For better damping, the armature K is placed together with the magnet M1 and M2 expediently in a dampening liquid, e.g. B. Ül. Of course could also be used for the measurement known capacitance sensors. at the measurement of the speed of non-vertical shafts can under certain circumstances the Gravity exert an additional effect on the centrifugal pendulum, so that in Measurement result is simulated a stroke of the wave. This can be done in a simple way can be eliminated if you have a second similar centrifugal pendulum assembly on the shaft which is offset from the first by an angle of I800.

Die Fig. 2 zeigt eine Schaltung mit drei Meßeinrichtungen A, B, C unter Verwendung der Drosseln Dl-Dt2. Im unteren Drehzahlbereich sei die Brücken in ihrem Arbeitsbereich, während die Meßanker der Brücken B und C an ihrem unteren Anschlag anliegen. Für zunehmende Drehzahl nähert sich nun der Meßanker der Brücke A immer mehr seinem oberen Anschlag. Ehe jedoch dieser erreicht wird, soll sich der Meßanker der Brücke B von seinem unteren Anschlag lösen. Bei weiterer Steigerung der Drehzahl kommt dann der erste Meßanker zum Anliegen usw. In den sich überlappenden Drehzahlbereichen erhält man wohl einen etwa versteilten Anstieg der Gesamtanzeige, jedoch bleibt die Gesamtspannung stetig und zeigt keine Stellen mit Horizontaltangenten, was ja die notwendigen Bedingungen für stabilen und genauen Regelbetrieb sind. 2 shows a circuit with three measuring devices A, B, C using the throttles Dl-Dt2. The bridges are in the lower speed range in their work area, while the measuring anchors of bridges B and C at their lower Stop. As the speed increases, the measuring anchor approaches the bridge A more and more of its upper limit. However, before this is achieved, it should be Loosen the measuring anchor of bridge B from its lower stop. With further increase the speed then the first measuring anchor comes to rest, etc. In the overlapping Speed ranges you get a somewhat steep rise in the total display, however, the total voltage remains constant and does not show any points with horizontal tangents, which are the necessary conditions for stable and precise regular operation.

Die einzelnen Brücken können selbstverständlich auch parallel von getrennten Sekundärwicklungen des Transformators gespeist werden. The individual bridges can of course also be run in parallel from separate secondary windings of the transformer are fed.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for precise measurement of the speed or speed changes, in particular slowly rotating shafts by one or more arranged directly on the shaft, by their deflection a centrifugal pendulum that affects impedance through which alternating current flows.

2. Device according to claim I, characterized in that a part of the centrifugal pendulum itself is designed as an armature of an alternating current choke.

3. Device according to claim I and 2 for measuring not perpendicular standing waves, characterized by two similar waves at an angle of I800 centrifugal pendulum arrangements offset from one another.

4. Device according to claims to 3, characterized in that optionally several centrifugal pendulum arrangements that are coordinated in this way are provided in pairs, that their measuring ranges are strung together, possibly with a slight overlap.