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Doppel-Ferraris-Meßmotor Es ist bekannt, ein Regulierorgan mit zwei
gekuppelten Einzel- F'erraris-Meßsystemen zu betätigen, wobei jedes Meßsystem unabhängig
vom anderen seinen Beitrag zum Summen- oder Differenzmoment der beiden Systeme liefert.
Jedes Meßsystem hat dann seine eigene Trommel oder Scheibe.
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Es sind auch Ferraris-Doppelsysteme bekannt, bei denen die gemeinsame
Scheibe oder Trommel von zwei magnetisch getrennten Induktoren beeinflußt wird.
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Diese bekannten Doppelsysteme sind konstruktiv umständlich und benötigen
verhältnismäßig viel Raum und sind bedeutend teurer als Einzelsysteme.
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Solche Doppel- Ferraris-Meßsysteme werden auch als Frequenz-Meßsysteme
verwendet. Ein Einzelsystem wird dann über Kondensatoren und das andere Einzelsystem
über Induktivitäten so gespeist, daß die Einzelsystem-Drebmomente entgegengesetzt
frequenzabhängig sind. Die Einzelsystem-Drehmomente wirken einander entgegen, so
daß das
Summenmoment Null oder entgegengesetzt gleich einem zusätzlichen
Drehmoment, beispielsweise Federdrehmoment, wird. Es kann auch eines der Einzelsysteme
über Einstellwiderstände gespeist sein.
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Einzel- Ferraris- Meßsysteme werden auch als Frequenzmeßsysteme verwendet.
Die Wicklungsphasen der zweiphasigen Wicklung werden dann mit Strömen gespeist,
deren gegenseitige Nacheilung frequenzabhängig ist. Dies wird in beiannter Weise
durch Einschahen eines Serienresonanzkreises in den Stromkreis der einen Wicklungsphase
erreicht.
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Bei der Einziehdrehzahlregelung von Drehstrom-Nebenschluß-Motoren
werden die bekannten Ferraris-Frequenz-Meßsystemen von der Sekundärseite des Motors
aus mit Kleinerer als Netzfrequenz gespeist und damit, der Stromatchometergenerator
vermieden. Der Frequenzregler hält dann diese kleinere Frequenz konstant und damit
bei konstanter Netzfrequenz auch die Motordrehzahl. Diese Drehzahlregelumg ist aber
besonders für kleme Soll-Drehzahlen unzulässig netzfrequenzabhnngig, so daß ihre
Vorteile, nämlich Platz- und Preisersparnis durch Wegfall des Tachometergenerators
mit Getriebe, nicht ausgenutzt werden können.
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Mit Dopprel-Ferraris-Meßsystemen können Regelaufgaben vorteilhaft
gelöst werden, wenn es gelingt, den einfachen Auifbau des Einzelmeßsystems mit einer
Trommel beizubehalten. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der gemeinsame
Induktor zwei verschiedenpolige; mehrphasige Wicklungen besitzt und einen gemeinsamen
Ferraris-Rotor gleichzeitig verschiedenpolig induziert. Dadurch entwickelt der Rotor
zwei Teildiehmomente, die von den zwei verschiedenpoligen Drehfeldern herrühren.
Durch die Wahl verschiedener Polzahlen für die überlagerten Drehfelder werden die
beiden Wicklungen entkoppelt, und damit wird eine gegenseitige Beeinflussung der
Wicklungen verhindert.
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Fig. I zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die verschiedenpoligen,
mehrphasigen Wicklungen I und II auf dem gemeinsamen Induktor 1 in den gleichen
Nuten untergebracht sind und von außen auf den Rotor 2 einwirken. In analoger Weise
können beide von innen auf den Rotor 2 wirken, wenn diese Anordnung für kleine Meßsysteme
wicklungstechnische Vorteile bietet (Einlegen der Drähte von außen). Das normale
Einzelsystem wird dabei mit der Doppelwicklung zum Doppel-Meßsystem.
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Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die eine
der mehrphasigen Wicklunge 1 außerhalb und die anderspolige Wicklung II innerhalb
der Trommel 3 angeordnet sind.
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Diese Auführungsform einget sich für reine Wirbelstromtrommeln ohne
magnetischen Rückschluß durch die Trommel 3 selbst. Sie bietet als Vorteil einen
größeren verfügbaren Wickelraum und günstigere Isolationsverhältnisse für die Wicklungen.
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Fig. 3 zeigt die cSpuleranordnung für eine vierbis sedhspolige Zweiphasendoppelwicklung.
Die vierpolige Wicklung ist außen, die sechspolige innen in je 24 Nuten eingelegt.
Mit der Zweiphasenwicklung können, wie bekannt, Frequenz-, Leistungs-, Spannungs-,
Strom- und andere Meßsysteme, je nach Schaltung, gemacht werden. Dreiphasige Wicklungen
werden seltener verwendet.
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Fig. 4 zeigt eine Anwendung des Doppel-Ferraris-Systems als Frequenz-MeBmotor,
bei dem die Wicklungen für die eine Induktorpolzahl über Kapazitäten 4 und die Wicklungen
für die andere Polzahl über Induktivitäten 5 mit der zu messenden Stromquelle gespeist
werden, wobei die dabei erzeugten Teildrejhmomente (ausgezogen bzw. gestrichelt)
einanker entgegenwirken.
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Fig. 5 zeigt den Verlauf der Einzeldrehmomente M in Abhängigkeit
von der Frequenz f.
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Der Teilmotor mit den Serie-Kondensatomen erzeugt mit steigender Frequenz
f ein steigendes Drehmoment (gestrichelt) ; derjenige mit Serie-Drosselspulen ein
sinkendes Drehmoment (ausgezogen). Diese dreiphasig gespeiste Frequenz-Meßanordnung
hat den Vorteil größerer Sicherheit bei einphasigen Kurzschlüssen oder Netzunterbrüchen.
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Fig. 6 zeigt die Einzeldr, ehmom, entkorven M eines Schlupf- und
Frequenzdifferenz-Meßsystem mit Doppel-Ferraris-Meßmotor, in Abhängigkeit von der
Frequenz f. Bei diesem Anwendungsbeispiel sind die Wicklungen für die eine Induktor-Polzahl,
z. von der Primärseite eines Schleifringanker-Asynchronmotors, und die Wicklungen
für die andere Polzahl von der Motorsekundärseite aus gleichartig übler. Zusatzimpedanzen
so gespeist, daß die Absolutwert-Drehmomentkurven (gestrichelt bzw. ausgezogen)
der gegeneinander wirkenden Einzelsysteme in Abhängigkeit von der Frequenz t mit
angenähert konstantem Abstand verlaufen und daß bei den Sollfrequenzen große Drehmomentänderungen
bei kleinen Frequenzänderungen entstehen. Bei diesem Verlauf der Drehmomente ist
die Schlupfmessung unabhängig von der Ne-tzfrequenz.
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Fig. 7 zeigt die Einzeldrehmomentkurven ein, Schlupf-Meßsystems mit
beschränktem Reguliexbereich, bei dem zur Erhöhung der Empfindlichkeit die zwei
Phasenwicklungen für gleiche Polzahl als Frequenzregler - mit Resonanzschaltung
in einer Phase, in bekannter Art, mit der einen von den den Schlupf bestimmenden
zwei Stromquellen verbunden sind und die Resonanzkreise so abgestimmt sind, daß
die Absolutwert-Drehmomentkurven (gestrichelt bzw. ausgezogen) im Arbeitsbereich
parallel verlaufen und die bei Sollschlupf auftretenden Drehmomente im Frequenzarbeitsbereich
der Stromquellen sich gegenseitig aufheben. Doppel-Ferraris-Meßmotoren mit zwei
verschiedenpoligen Wicklungen werden - vorteill2aft auch für Spann13ngsdiiferenzrelais
verwendet. Es sind dann beide Einzel-Meßsysteme von Spannungsquellen in bekannter
Art gespeist.
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Impedanz-Meßsysteme lassen sich mit dem neuen Doppel-Meßmotor mit
Vorteil bauen. Es wird dann das eine Teilsystem mit der Spannung an der Impedanz
und das andere Teilsystem mit dem Strom
in der Impedanz erregt.
Stromdifferenz-Meßsysteme arbeiten mit zwei stromabhängigen Teilsystemen.
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PATENTANSPROCHE: I. Doppel-Ferraris-Meßmotor, dadurch gekennzeichnet,
daß der gemeinsame Induktor zwei verschiedenpolige, mehrphasige Wicklungen besitzt
und einen gemeinsamen Ferraris-Rotor gleichzeitig verschiedenpolig induziert.
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2. Doppel-Ferraris-Meßmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zwei verschiedenpoligen, mehrphasigen Wicklungen auf der gleichen Seite
des Rotors angeordnet sind.
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3. Doppel-Ferraris-Meßmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die eine der mehrphasigen Wicklungen außerhalb und die anderspolige innerhalb
des Rotors angeordnet sind.
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4. Dopp el-Ferraris-Meßmotor nach Anspruch I als Frequenz-M'eßsystem,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen für die eine Induktor-Polzahl über Kapazitäten
und die Wicklungen für die andere Polzahl über Induktivitäten von der zu messenden
Stromquelle gespeist werden und die dabei erzeugten Teildrehmomente einander entgegenwirken.
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5. Doppel-Ferraris-Meßmotor nach Anspruch 1 als Schlupf-Meßsystem,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen für die eine Induktor-Polzahl von der
Motor-Primärseite und die Wicklungen für die andere Induktor-Polzahl von der Motor-Sekundärseite
aus über Zuisatzimpedanzen so gespeist werden, daß die Absolutwert-Drehmomentkurven
der gegeneinander wirkenden Einzelsysteme in Abhängigkeit von der Frequenz mit wenigstens
angenähert konstantem Abstand verlaufen und daß dei den Sollfrequenzen große Drehmomentänderungen
bei kleinen Frequenzänderungen entstehen.
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6. Doppel-Ferraris-MeSmotor nach Anspruch I und 3 als Schlupf-Meßsystem,
dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Phasenwicklungen für gleiche Polzahl als Frequenzregler
mit Resonanzschaltung in einer Phase mit der einen von den den Schlupf bestimmenden
zwei Stromquellen verbunden sind und die Resonanzkreise so abgestimmt sind, daß
die Absolutwert-Drehmomentkurven mit Schlupffrequenzabstand parallel verlaufen und
die bei Sollschlupf auftretenden Drehmomente im Frequenzarbeitsbereich der Stromquellen
sich gegenseitig aufheben.
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7. D oppel-Ferraris- Meßmotor nach Anspruch 1 als Frequenz-Leistungs-Meßsytem,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wickoungen für die eine Induktor-Polzahl als Frequenzreglerwicklungen
arbeiten, während die Wicklungen für die andere Polzahl als Leistungsreglerwicklungen
arbeiten.
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8. Doppel-Ferraris-Meßmotor nach Anspruch I als Spannungsdifferenz-Meßsystem,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen für die eine Indukto-Polzahl als Spannungsreglerwicklungen
mit der einen Spannung und die Wicklungen für die andere Polzhal als Spannungsregler
mit der Vergleichsspannung arbeiten.
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9. Doppel-Ferraris-Meßmotor nach Anspruch I als Impedanz-Meßsystem,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen für die eine Induktor-Polzahl als Spannungsreglerwicklungen
und die Wicklungen für die andere Polzhl als Stromreglerwicklungen arbeiten, wobei
dei Drehmomente entgegengesetzt wirken und einander aufheben.
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10. Doppel-Ferraris-MSeßmotor nach Anspruch I als Stromdifferenz-Meßsystem,
dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Wicklungen für die eine Induktor-Polzahl
als auch die Wicklungen für die andere Polzahl als Stromregler geschaltet arbeiten.