DE904707C

DE904707C - Einrichtung zum Messen der durch eine Welle uebertragenen Leistung mit zwei Synchrongeneratoren

Info

Publication number: DE904707C
Application number: DES16087D
Authority: DE
Inventors: Dr Louis Merz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1944-02-09
Filing date: 1944-02-09
Publication date: 1954-02-22

Description

Einrichtung zum Messen der durch eine Welle übertragenen Leistung mit zwei Synchrongeneratoren Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen der durch eine Welle übertragenen Leistung mit Hilfe von zwei Synchrongeneratoien, deren Rotoren im Abstand einer Meßstrecke mit der Welle verbunden sind. Man hat bisher zu diesem Zweck die beiden Generatoren gegeneinandergeschaltet und die sich ergebende resultierende Spannung gemessen. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß die Meßeinrichtung empirisch geeicht werden muß und die Genauigkeit von der Meßgenauigkeit des betreffenden elektrischen Anzeigegeräts abhängig ist.
Dagegen ergibt sich eine Einrichtung zum Messen der durch eine Welle übertragenen Leistung mit zwei Synchrongeneratoren, deren Rotoren im Abstand einer Meßstrecke mit der Welle verbunden sind, die eine wesentlich größere Meßgenanigkeit ermöglicht, gemäß der Erfindung dadurch, daß die Ströme der beiden Generatoren unter Vorschaltung von Kondensatoren in einer Differenz- oder Brückenschaltung auf einen Nullanzeiger wirken und in einem der beiden Stromzweige dem Kondensator ein Widerstand parallel geschaltet ist, der so geregelt werden kann, daß der Nullanzeiger stromlos wird, worauf die Einstellung des Widerstandes unter Berücksichtigung der Federkonstante der Welle der übertragenen Leistung entspricht. Die Erhöhung der Meßgenauigkeit wird dabei dadurch erreicht, daß die Einrichtung nach einem Nullverfahren arbeitet und daher weitgehend von äußeren Einflüssen unabhängig ist.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Einrichtungen gemäß der Erfindung in Schaltbildem dargestellt. Dabei sind die beiden Synchrongeneratoren, deren Rotoren im Abstand einer Meßstrecke, z. B. i rn, mit der nicht gezeichneten Welle verbunden sind, mit i und 2 und der Nullanzeiger mit 3 bezeichnet. Die Rotoren sind in einer Brückenschaltung derart in Reihe angeordnet, daß die Differenz der Rotorströme den Nullanzeiger 3 durchfließt. In die beiden Stromzweige ist je ein Kondensator 4 bzw. 5 eingeschaltet, wobei dem Kondensator 4 ein regelbarer Widerstand 6 parallel geschaltet ist.
Ist nun U, die von dem Generator i und U, die von dem Generator 2 erzeugte Spannung, C, die Kapazität des Kondensators 4, C2 die Kapazität des Kondensators 5, R,. der Betrag des Widerstandes 6 und «) die Kreisfrequenz des Wechselstromes, so lautet die Nullbedingung Dabei sind die Spannungen U, und U, proportional der Drehzahl, und ihre Vektoren schließen bei einer 2,p-poligen Maschine einen Winkel p - ip ein, wenn y die Verdrehung der Welle in Bogenmaß ist. Dabei ist U, = k, -,it und U, = k, - n - e-iP - ip, wenn n die Drehzahl der Welle ist, wobei die Faktoren k, und k, bei gleichen Generatoren gleich groß sind. Daraus ergibt sich, wenn man C, = C,. setzt, oder, wenn man statt des tg den Winkel selbst einsetzt, Die dadurch entstehende Abweichung wird um so kleiner je kleiner die Polzahl p und je kürzer die Meßstrecke gewählt wird.
Das durch die Welle übertragene Drehmoment ist M # c - V, wenn c die Federkonstante der Welle ist, die leicht duxch einen statiseben Verdrehungsversuch zu bestimmen ist. Dann ist und, da ist, ergibt sich die von der Welle übertragene Leistung Daraus folgt, daß die übertragene Leistung dem Betrage des Leitwertes des regelbaren Widerstandes 6 proportional ist. Wenn die Federkonstante o bekannt oder vorher durch einen Versuch bestimmt worden ist, kann also der durch Parallelschalten dekadisch abgestufter Leitwerte unterteilte Widerstand 6 unmittelbax in Einheiten der übertragenen Leistung beziffert werden.
>' Die in Fig. i dargestellte Schaltung hat noch den Nachteil, daß die beiden Generatoren i und 2 im allgemeinen ungleich belastet sind, da der eine Belastung des Generators i darstellende Widerstand 6 veränderbar ist. Dies macht sich dann störend bemerkbar, wenn die inneren Widerstände der Generatoren nicht vernachlässigbar klein sind. In diesem Falle müßte der Widerstand 6 unter Berücksichtigung der Ungleichheit der Generatorspannungen empirisch geeicht werden.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, können den beiden Generatoren Hilfskondensatoren parallel geschaltet werden, wobei dem Hilfskondensator, der parallel zu dem Generator liegt, in dessen Stromzweig kein regelbarer Widerstand eingeschaltet ist, ein zweiter, mit dem ersten mechanisch gekuppelter gleich großer regelbarer Widerstand parallel geschaltet wird.
Eine derartige Schaltung ist in Fig. :z dargestellt. Dem Generator i ist ein Hilfskondensator 7 und dem Generator 2 ein Hilfskondensator 8 parallel geschaltet und diesem wieder ein zweiter regelbarer Widerstand g. Vorzugsweise werden die Kapazitäten der Hilfskondensatoren 7 und 8 ebenso wie die Kapazität des Kondensators 5 gleich der Kapazität C, des Kondensators 4 gewählt. Dabei sind die beiden Widerstände 6 und 9 derart miteinander gekuppelt, daß sie stets gemeinsam auf gleiche Beträge eingestellt werden können.
Da in diesem Falle die beiden Generatoren i und 2 stets genau gleich belastet sind, sind die Generatorspannungen unabhängig von der Größe des inneren Widerstandes stets gleich groß, und eine empirische Eichung der Widerstände ist nicht erforderlich. Andererseits geIxt die Einstellung des Widerstandes 9 an sich nicht in die Messung ein, da dieser lediglich eine zusätzliche Belastung des Generators :z bewirkt. Erforderlichenfalls kann dem Nullanzeiger 3, wie in Fig. 2 dargestellt, noch ein Tiefpaß io vorgeschaltet werden, um gegebenenfalls auftretende Oberwellen. fernzuhalten. Der Tiefpaß wird vorzugsweise so bemessen, daß die dritte Harmonische nur im unteren Drittel des Meßbreiches in Erscheinung treten kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Messen der durch eine Welle Übertragenen Leistung mit zwei Synchrongeneratoren, deren Rotoren im Abstand einer Meßstrecke mit der Welle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme der beiden Generatoren (1, 2) unter Vorschaltung von Kondensatoren (4 bzw. 5) in einer Differenz- oder Brückenschaltung auf einen Nullanzeiger (3) wirken und in einem der beiden Stromzweige dem Kondensator (4) ein Widerstand (6) parallel geschaltet ist, der so geregelt werden kann, daß der Nullanzeiger (3) stromlos wird, worauf die Einstellung des Widerstandes (6) unter Berücksichtigung der Federkonstante der Welle der übertragenen Leistung entspricht.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beiden Generatoren (1, 2) Hilfskondensatoren (7 bzw. 8) parallel geschaltet und dem Hilfskondensator (8), der parallel zu dem Generator (2) liegt, in dessen Stromzweig kein regelbarer Widerstand eingeschaltet ist, ein zweiter, mit dem ersten mechanisch gekuppelter gleich großer regelbarer Widerstand (9) parallel geschaltet ist. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fernhalten von Oberschwingungen dem Nullanzeiger (3) ein Tiefpaß (io) vorgeschaltet ist.