DE933173C

DE933173C - Pruefeinrichtung, insbesondere fuer elektrische Triebfahrzeuge, zur Anzeige der Drehbewegung einer Welle

Info

Publication number: DE933173C
Application number: DES20575A
Authority: DE
Inventors: Hans Ablassmayer; Paul Dr Pflier; Hans Dr Poleck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-10-14
Filing date: 1950-10-14
Publication date: 1955-09-22

Description

Prüfeinrichtung, insbesondere für elektrische Triebfahrzeuge, zur Anzeige der Drehbewegung einer Welle Beim Anfahren von schweren, elektrisch angetriebenen Zügen kommt es vor, daß sich nach Einschaltung des Fahrmotorenstromes der Zug nicht gleich in Bewegung setzt. Mit Rücksicht auf die starke örtliche Erwärmung des Fahrmotorenstromwenders unter den Bürsten darf der Strom bei stehender Lokomotive nur etwa Io sec eingeschaltet bleiben. Schon am Tage, insbesondere aber bei Nacht, ist es schwer, festzustellen, ob die Lokomotive noch steht oder sich bereits langsam bewegt.
Der üblicherweise vorhandene Geschwindigkeitsmesser genügt hierzu nicht, weil Geschwindigkeiten bis 3 km/h praktisch noch nicht angezeigt werden.
Es ist deshalb notwendig, eine Einrichtung zu schaffen, die dem Lokomotivführer anzeigt, wenn sich die Lokomotive bereits bewegt.
An derartige Prüfeinrichtungen werden folgende Anforderungen gestellt: Bei der Anfahrprüfung soll ein vom Rad zurückgelegter Weg von 6 cm bereits erkennbar sein. Die Einrichtung soll nicht nur anzeigen, daß das Rad sich dreht, sondern sie soll auch ungefähr die Fahrgeschwindigkeit erkennen lassen bis zu dem Bereich, wo der üblicherweise vorgesehene Geschwindigkeitsmesser anzuzeigen beginnt. Eine einfache Anzeige, die nur angibt »dreht« oder »dreht nicht«, genügt also nicht. Alle Einrichtungen müssen gegen Temperaturschwankungen und Erschütterungen unempfindlich sein und Drehzahlen bis zur Höchstgeschwindigkeit, beispielsweise go km/h, aushalten.
Sie sollen keiner Wartung bedürfen, betriebssicher und einfach aufgebaut sein und ohne Verstärker arbeiten.
Für Drehzahlmessungen ist bereits ein Geber bekannt, bei dem in Abhängigkeit von der zu messenden Drehzahl ein Polrad mit zahnartig ausgefrästen Polen angetrieben wird. Das Polrad verändert hierbei den magnetischen Fluß eines durch einen Permanentmagneten erregten magnetischen Kreises. Der infolge der Drehung des Polrades periodisch schwankende magnetische Fluß erzeugt in einer Induktionsspule Spannungsschwankungen, die einem Frequenzmeßgerät zugeführt werden.
Zur Frequenzmessung wird bei dieser bekannten Anordnung ein Zeigerfrequenzmeßgerät und:eine stroboskopische Anordnung vorgeschlagen. Für die Drehzahlmessung sind weiterhin Tachometerdynamomaschinen bekannt. Die von diesenMaschinen abgegebene Spannung ist der zu überwachenden Drehzahl proportional. Auch Wechselstromtachometermaschinen sind bereits verwendet worden, wobei die Wechselspannung gleichgerichtet und in Gleichstrominstrumenten zur Anzeige gebracht wurde.
Alle diese Anordnungen genügen jedoch nicht den obenerwähnten Anforderungen.. So läßt sich beispielsweise auch mit der bekannten Polradanordnung niemals ein z. B. von einem elektrischen Triebfahrzeug zurückgelegter Weg von 6 cm beim Anfahren erkennen. Bei den im Lokomotivbau üblichen Raddurchmessern würde dies nämlich nur einem Drehwinkel von wenigen Winkelgrad entsprechen.
Gemäß der Erfindung werden unter Verwendung eines mit der zu prüfenden Welle zu kuppelnden Polrades, das den magnetischen Fluß in einem Induktionskreis periodisch ändert, zwei Induktionsspulen, die am gleichen Polrad um einen Bruchteil der Polteilung gegeneinander versetzt angeordnet sind, über zum Anzeigegerät parallel liegende Gleichrichteranordnungen in Differenz geschaltet.
Durch die Differenzschaltung in Verbindung mit einem Gleichstromanzeigeinstrument wird eine besonders empfindliche Anzeige auch von Drehwinkeln, die bei den an Lokomotiven üblichen Raddurchmessern ein Winkelgrad oder weniger betragen, erhalten.
Der die Induktionsspule enthaltende magnetische Kreis wird zweckmäßig mit Wechselstrom konstanter Frequenz erregt. Es ist jedoch auch möglich, für die Erregung einen Permanentmagneten zu verwenden, der als Mittelschenkel eines dreischenkeligen Joches angeordnet ist und seinen magnetischen Fluß über die Außenschenkel und das Polrad schließt. Die Induktionsspulen werden bei dieser Anordnung auf den Außenschenkeln angebracht. Um zu erreichen, daß der magnetische Fluß durch den Permanentmagneten bei der Drehung des Pol rades annähernd konstant bleibt und damit keine entmagnetisierende Rückwirkung auf den Permanentmagneten erfolgt, wird die Breite der Jochaußenschenkel etwa gleich der Zahnbreite ausgeführt, und der Jochmitteischenkel erhält die doppelte Breite der Jochaußenschenkel. Hierdurch ist gewährleistet, daß der vom Permanentmagneten ausgehende magnetische Fluß jeweils über einen dem Querschnitt des Außenschenkels entsprechenden Luftspaltquerschnitt über das Polrad geschlossen ist.
Die Erfindung soll an Hand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Am Umfang des in Fig. I nicht dargestellten Polrades sind zwei Joches und SI angeordnet. Ein Schenkel jedes Joches wird von einer konstanten Wechselspannungsquelle gespeist, während-auf dem anderen Schenkel eine Induktionsspule angeordnet und mit einer Gleichrichterschaltung verbunden ist. Über die beiden Gleichrichterschaltungen sind die Induktionsspulen der beiden Joche in Differenz geschaltet. Das 'Gleichstromanzeigeinstrument IO liegt parallel zu beiden Gleichrichterschaltungen. Die beiden Joche mit den Induktionsspulen RI und SI sind um einen Bruchteil der Polteilung am Umfang des Polrades gegeneinander versetzt. Auf diese Weise wird, wie bereits betont, ein Ausschlag des Instrumentes 10 bereits bei kleinsten Drehwinkeln des Polrades erhalten.
Fig. 2 zeigt ein dreischenkeliges Joch mit einem Permanentmagneten IfrI als Mittelschenkel für die Erregung. Dreht sich das Polrad I, so läuft der magnetische Fluß abwechselnd überwiegend durch den linken oder rechten Außenschenkel, und an den hintereinandergeschalteten Induktionsspulen I2 und I3 entsteht eine Wechselspannung, deren Amplitude und Frequenz der Drehzahl proportional ist. Der magnetische Fluß durch den Permanentmagneten bleibt bei der Drehung des Polrades annähernd konstant, da es sich abwechselnd einmal überwiegend durch den linken Außenschenkel und durch den rechten Außenschenkel des Joches schließen kann. Hierdurch ist die entmagnetisierende Rückwirkung eines schwankenden magnetischen Flusses auf den Permanentmagneten vermieden.
PATENTANSPROCHE: I. Prüfeinrichtung, insbesondere für elektrische Triebfahrzeuge zur Anzeige der Drehbewegung einer Welle unter Verwendung eines mit der zu prüfenden Welle zu kuppelnden Polrades, das den magnetischen Fluß in einem Induktionskreis periodisch ändert, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Induktionsspulen, die am gleichen Polrad um einen Bruchteil der Polteilung gegeneinander versetzt angeordnet sind, über zum Anzeigegerät parallel liegende Gleichrichteranordnungen in Differenz geschaltet sind.

Claims

2. Prüfeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Polrad ein dreischenkeliges Joch mit einem Permanentmagneten als Mittelschenkel beeinflußt und die in den Spulen der Außenschenkel induzierte, der Drehzahl proportionale EMK gemessen und angezeigt wird.

3. Prüfeinrichtung nach Anspruch I und 2, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Jochaußenschenkel, der Zahnbreite und Zahnteilung des Polrades und des Jochmittelschenkels, daß der magnetische Fluß durch den Permanentmagneten bei der Drehung des Polrades annähernd konstant bleibt.

Angezogene Druckschriften: ETZ6I (I940),S.I03ff.; ETZ46 (I925),S.II07; ETZ I7 (I896), S. 573 bis 574; Archiv für Elektrotechnik 12 (I923), S. 358ff.; AEG-Mitteilungen 19 (1923), S.51ff.; Bulletin des schweizerischen Elektrotechnischen Vereins 37 (I946), S 67ff.; Punga, »Anfangsvorlesungen für den Elektromaschinenbau«, I93I, S.3; Deutsche Patentschriften Nr. 265 389, 3I8 o89, 326 222, 366972, 435833, 492 I78, 567036, 567 I98, 592 909.