DE1221469B - Geraet zur Anzeige der Abweichungen einer Winkelgeschwindigkeit von einem Sollwert - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIp

Deutsche Kl.: 42 ο-2/01

Nummer: 1221469

Aktenzeichen: F 39404IX b/42 ο

Anmeldetag: 4. April 1963

Auslegetag: 21. Juli 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Anzeige der Abweichungen einer Winkelgeschwindigkeit von einem Sollwert mit einem tachometrischen Wechselstromerzeuger, welcher über verschiedenartige Impedanzen einen Differential-Komparator speist.

Die Wirkung dieser Geräte beruht darauf, daß die über die beiden verschiedenartigen Impedanzen fließenden Ströme in unterschiedlicher Weise frequenzabhängig sind, so daß ihre Differenz von der Winkelgeschwindigkeit abhängt, mit welcher der tachometrische Wechselstromerzeuger angetrieben wird. Bei den bekannten Geräten dieser Art werden im allgemeinen die Impedanzen so bemessen, daß die Differenz der hindurchfließenden Ströme beim Sollwert der Winkelgeschwindigkeit den Wert Null hat. Jede vom Differential-Komparator angezeigte Abweichung vom Nullwert kennzeichnet dann eine Abweichung vom Sollwert der Winkelgeschwindigkeit.

Bei den bekannten Geräten dieser Art ist der Differential-Komparator meist ein einfaches Differentialmeßgerät, das unmittelbar die Differenz der beiden Ströme anzeigt. Diese bekannten Systeme besitzen jedoch Kennlinien, welche keine besonderen Punkte aufweisen, an welchen die erhaltenen Angaben schnell ihre Größe oder ihren Sinn wechseln. Diese Angaben sind daher nicht genau genug, wenn die gemessene Winkelgeschwindigkeit von dem kritischen Sollwert nur wenig abweicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Empfindlichkeit und die Genauigkeit von Geräten dieser Art beträchtlich zu erhöhen.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Differential-Komparator als sättigbarer Magnetverstärker ausgebildet ist, welcher zwei in Differentialschaltung arbeitende Magnetkreise enthält, deren über die verschiedenartigen Impedanzen gespeisten Sättigungswicklungen und von einer Wechselstromquelle gespeisten Arbeitswicklungen derart bemessen sind, daß die Ausgangskennlinie steil über einen Wendepunkt abfällt, wenn die gemessene Winkelgeschwindigkeit durch den Sollwert geht.

Das nach der Erfindung ausgebildete Gerät spricht nicht unmittelbar auf die Differenz der beiden über die verschiedenartigen Impedanzen fließenden Ströme an, sondern auf die von dieser Differenz beeinflußten Änderungen der Sättigung der beiden Magnetkreise. Dadurch ist es möglich, die Arbeitskennlinie so auszubilden, daß sie mit großer Steilheit durch den dem Sollwert der Winkelgeschwindigkeit zugeordneten Wendepunkt geht. Daher werden bereits sehr geringe Gerät zur Anzeige der Abweichungen einer
Winkelgeschwindigkeit von einem Sollwert

Anmelder:

Forges et Ateliers de Constructions Electriques

de Jeumont, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:

Jacques Peslier, Saint-Quen, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 16. Mai 1962 (897 745)

Abweichungen vom Sollwert mit großer Empfindlichkeit und Genauigkeit angezeigt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 schematisch das bei der Erfindung angewendete, an sich bekannte Grundprinzip der Messung von Frequenz- oder Winkelgeschwindigkeitsabweichungen,

F i g. 2 und 3 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung von F i g. 1,

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel des sättigbaren Differential-Komparators in der Schaltung von F i g. 1 und

F i g. 5 die resultierende Kennlinie der Schaltung von F i g. 4.

Bei der Anordnung von Fig. 1 wird ein tachometrischer Wechselstromerzeuger A durch ein beliebiges rotierendes Organ i? angetrieben, dessen Winkelgeschwindigkeit ω einen bestimmten Sollwert hat; die Abweichungen von diesem Sollwert sollen angezeigt werden und gegebenenfalls Steuer- oder Regelvorgänge oder einen Alarm auslösen. Der vom Wechselstromerzeuger A gelieferte Wechselstrom i speist über zwei verschiedenartige parallel geschaltete Impedanzen Z₁ und Z₂ einen Komparator D, welcher

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Claims (1)

1. 3 4

   für die Differenz ihrer Ströme Z₁ und Z₂ empfindlich betreffenden Pfeile andeuten. Die Arbeitskennlinie ist. Die ImPCdEInZZ₁ ist z.B. ein Widerstandr, des- dieser Schaltung ist in dem Diagramm von Fig. 5 sen Strom Z₁ dem Wert der Winkelgeschwindigkeit ω dargestellt, das.den durch die Wicklung des Relais S und damit der Kreisfrequenz des Wechselstroms fließenden Strom als Funktion der Differenz (z₂'—Z₁') proportional ist; die Impedanz Z₂ ist eine Kapazi- 5 zeigt. Bei geringen Werten von ω ist der Gleichtat C, deren Strom z₂ zu dem Quadrat dieser Kreis- strom Z₁' größer als der Gleichstrom i₂. Die auf der frequenz proportional ist. Abszisse aufgetragene Differenz (i₂ — Z₁') ist daher

   Die Kennlinien der Ströme Z₁ und z₂ in Abhängig- negativ, und die beiden Magnetkreise 1 und 2 sind

   keit von ω sind in F i g. 2 eingetragen, aus welcher im Gegenuhrzeigersinn gesättigt. Die Halbwellen Jc₁

   hervorgeht, daß für eine bestimmte mit ω_ρ bezeich- io und X₂, welche Flüsse in dem gleichen Sinn zu er-

   nete kritische Kreisfrequenz die Ordinaten der bei- zeugen suchen, bleiben daher praktisch ohne Wir-

   den Kurven den gleichen Wert P haben, so daß die kung, so daß die Impedanzen der Arbeitswicklungen

   Kurve der Differenz (Z₁- Z₂) durch Null geht. Der 11 und 21 praktisch null sind. Der das Relais 5

   Komparator D ist so ausgebildet, daß er die Diffe- durchfließende Wechselstrom χ hat daher einen

   renz Q₁-I₂) anzeigt, wie schematisch durch einen 15 durch die Ordinate P' bezeichneten hohen Wert,

   Zeiger α angedeutet ist. Vorzugsweise sind die Impe- und der bewegliche Umschaltkontakt 6 schließt den

   danzen so bemessen, daß die Winkelgeschwindig- oberen Stromkreis 7-8^4.

   keit ω_ρ, bei der die Differenz (Z₁ — I₂) zu Null wird, Bei einem bestimmten höheren Wert von ω wird

   dem Sollwert entspricht. Jede Abweichung der Diffe- die Differenz der Gleichströme (z₂'—Z₁') = 0. Die

   renz Q₁-I₂) vom Wert Null entspricht dann einer 30 Magnetkreise 1 und 2 werden nicht mehr durch diese

   Abweichung vom Sollwert der Winkelgeschwindig- Differenz der beiden Gleichströme gesättigt; sie

   keit ω. Der Komparator muß also so ausgebildet behalten ihre remanente Sättigung, welche von den

   sein, daß er auf das Auftreten von positiven oder gleichgerichteten Halbwellen X₁ bzw. x₂ herrührt,

   negativen Werten der Differenz (Z₁-Z₂) möglichst Die Impedanzen der Arbeitswicklungen 11 und 21

   schnell und genau anspricht. Durch Anordnung ent- a5 bleiben daher gering, und der Wechselstrom χ des

   sprechender Kontakte kann er ferner Anzeigevor- Relais 5 hat einen Wert P₁, welcher praktisch gleich

   richtungen, Sicherheitsvorrichtungen usw. betätigen. P' ist. Der Umschaltkontakt 6 bleibt also in seiner

   Die Impedanzen Z₁ und Z₂ können auch von oberen Stellung.

   anderer Art sein, vorausgesetzt, daß sie unterschied- Wenn die Winkelgeschwindigkeit ω dem Solllich frequenzabhängig sind. So kann z. B. die Impe- 3° wert ω_ρ gleich ist, kommt dieser Kontakt 6 in seine danz Z₁ durch eine Reaktanz ersetzt werden, welche mittlere Stellung, bei welcher die beiden Meldevon einem Strom z₃ durchflossen wird, der von ω oder Steuerkreise 8^4 und 85 abgeschaltet sind,
   •unabhängig ist. Dies entspricht dem Diagramm von Bei noch größeren Werten von ω wird die Diffe-Fig. 3. Die Kurve des Stroms i_? ist waagerecht, und renz (z₂'— Z₁') stark positiv. Dies hat zur Folge, daß die beiden Kurven schneiden sich in P unter einem 35 die Wicklungspaare 12-13 und 22-23, welche den größeren Winkel. Dies hat zur Folge, daß die Kurve durch die Wicklungen 11 und 21 erzeugten Flüssen a der Differenz (i_z—i₂) steiler ist. und b entgegengesetzte Flüsse erzeugen, die Magnet-

   Fig. 4 zeigt im einzelnen eine Ausführungsform kreisel und 2 entmagnetisieren. Jede der gleich-

   des Komparators D, welche besonders genau und gerichteten Halbwellen X₁ und x₂ muß dann die Sät-

   empfindlich auf die Differenz der Ströme Z₁ und z₂ 40 tigung der Magnetkreise 1 bzw. 2 jedesmal wieder

   anspricht. Er ist zu diesem Zweck als sättigbarer herstellen und daher eine hohe Induktivität durch-

   Magnetverstärker ausgebildet, der zwei Magnet- fließen. Der Wechselstrom χ nimmt daher steil ab,

   kreise 1 und 2 aus leicht sättigbarem Eisen enthält. und sein Wert fällt auf einen niedrigen Wert P₂, bei

   Sie tragen Arbeitswicklungen 11 bzw. 21, von denen welchem der Kontakt 6 des Relais 5 den unteren

   die eine von den positiven Halbwellen X₁ und die 45 Stromkreis 7-8 B einschaltet.

   andere von den negativen Halbwellen X₂ des von Zur weiteren Vergrößerung der Empfindlichkeit einer Wechselstromquelle gelieferten Stromes χ einer derartigen Anordnung kann das Relais 5 durch durchflossen werden. Die unerwünschten Halbwellen geeignete Kippschaltungen ersetzt werden, welche werden jeweils durch eine Diode 9 bzw. 10 unter- wie entweder offene oder geschlossene Schalter ardrückt. Die Summe der beiden Teilströme fließt 50 beiten und beispielsweise als Transistor-Kippschaldurch ein als Strommesser arbeitendes Relais 5, tungen ausgeführt sind. Dadurch ist es möglich, die welches einen Umschaltkontakt 6 trägt. Die Wick- beiden Punkte P₁ und p₂, an denen die Stromkreise hingen 11 und 21 erzeugen in dem durch die ge- 8A oder SB erregt bzw. entregt werden, viel näher bogenen Pfeile α bzw. b angegebenen Sinn pulsie- an den kritischen Sollwert ω_ρ zu legen. Dementrende Amperewindungen. 55 sprechend können diese Stromkreise 8^4 und 85 die

   Der durch die Impedanz Z₁ fließende frequenz- gewünschte Meldung oder Regelung der Winkelabhängige StTOmZ₁ des tachometrischen Wechsel- geschwindigkeit bei viel kleineren Abweichungen Stromerzeugers A wird durch eine Graetzschaltung 3 vom Sollwert bewirken.

   in einen Gleichstrom Z₁' verwandelt; er durchfließt Zur Verringerung der Welligkeit der Ströme Z₁' eine Sättigungswicklung 12 auf dem Magnetkreis 1 60 und z₂' können entsprechende Glättungseinrichtungen und eine weitere Sättigungswicklung 23 auf dem benutzt werden, z. B. die gestrichelt angedeuteten Magnetkreis 2. Ebenso wird der durch die Impe- Kondensatoren C₁ und C₂. d®azZ₂ fließende Strom z₂ durch eine Graetzschaltung 4 in einen Gleichstrom i₂ umgewandelt, welcher Patentansprüche:
   entsprechende Sättigungswicklungen 22 und 13 65

   durchfließt. Die durch die Wicklungen 12 und 13 1. Gerät zur Anzeige der Abweichungen einer

   bzw. durch die Wicklungen 22 und 23 erzeugten Winkelgeschwindigkeit von einem Sollwert mit

   Flüsse sind einander entgegengerichtet, wie dies die einem tachometrischen Wechselstromerzeuger,

   welcher über verschiedenartige Impedanzen einen Differential-Komparator speist, dadurch gekennzeichnet, daß der Differential-Komparator als sättigbarer Magnetverstärker (D) ausgebildet ist, welcher zwei in Differentialschaltung arbeitende Magnetkreise (1,2) enthält, deren über die verschiedenartigen Impedanzen (Z₁, Z₂) gespeisten Sättigungswicklungen (12,13 bzw. 22, 23) und von einer Wechselstromquelle (S) gespeisten Arbeitswicklungen (11, 12) derart be- ίο messen sind, daß die Ausgangskennlinie (P'-P₂) steil über einen Wendepunkt abfällt, wenn die gemessene Winkelgeschwindigkeit (ω) durch den Sollwert geht.

   2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetkreis (1,2) zwei Sättigungswicklungen (12,13 bzw. 22,23) trägt, die gegensinnig zueinander im Stromkreis der einen bzw. der anderen Impedanz (Z₁, Z₂) liegen und durch Gleichrichterschaltungen (3, 4) gespeist werden.

   3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklungen (11,21) ein Strommesserrelais (5) zur sichtbaren Anzeige der Abweichungen der Winkelgeschwindigkeit und/oder zur Steuerung von Signal-, Steuer- und Sicherheitskreisen (8 A, 8B) od. dgl. steuern.

   4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklungen (11, 21) in Serie mit entgegengesetzt gepolten Gleichrichtern (9 bzw. 10) parallel geschaltet sind und daß diese Parallelschaltung in Serie mit der Erregungswicklung des Relais (5) an einer Wechselstromquelle (S) liegt.

   5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Signal-, Steuer- und Sicherheitskreise (8 A, 8B) durch Kippschaltungen betätigt wird.

   6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippschaltungen transistorbestückt sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 300 996, 882 322;
   deutsche Auslegeschriften Nr. 1038 190,
   1061436.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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