DE1566789A1 - Anordnung zum beruehrungslosen UEbertragen von Messwerten von einem rotierenden auf einen feststehenden Teil - Google Patents

Description

• Anordnung zum berührungslosen Übertragen von Meßwerten von einem rotterenden. auf einen feststehenden Teil.
• Bei elektrischen Maschinen können festtehende Wicklungen mit Temperaturfühlern, a,B, Kaltleitern, auf Übertemperatur in bekannter Weise überwacht werden. Handelt es sich um rotierende Wicklungen, dann sind solche Überwachungsinrichtungen möglich, wenn für die Übertragung zwischen den rotierrenden un feststchenden Teilen Schleifringe oder äheliche Einrichtungen vorgeschen werden. Diese haben aber den Mangel, daß sie ständigem Verschleiß unterliegen. und einer dauernden Wartung bedürfen. Außerdem bestehen die Scjhwerigkeiten an den bewegten Schleifringkontakten, die im wesentlichen durch die zu geringe Konstanz der Übergangswiderstände an den BUrsten bedingt sind.
• Die Erfindung gibt eine Anordnung an, die eine berührungslose Übertragung von Meßwerten von einem rotierenden auf ein feststebendes Teil ohne Schleifringe od. dgl. erlaubt und sich durch einen äußerst geringen Aufwand Suszeichnet.
• Die erfindugsgemäße Anordnug ist dadurch gekennzeichnet, daß im rotierenden Teil ein Schwingkreis vorgeschen ist, der aus einem Kondensator, einer Induktivetät und dinem Meßindikator besteht, und daß die Induktivität über einen Luftaplt mit mehreren Wicklungen eines Übertragers in feststehenden Teil gekoppelt sowei in diesem mit mindestens ein altiosa und mehreren pasiven Schaltelementn zu einem oszillator zusammengfügt ist, Durch die eage induktive Kopplung zwische der Schwingkreistindktivtät ud der Übertragerinduktivität schsingt der Oszillator mit der Besonansfrequenz des Schwingkereise.
• Ängerungen der elektrischen Meßindikatoreigenschaften rutin Änderungen der Schwingkreiseigenschaften hervor, In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
• Fig. 1 zeigt die Welle 1 einer elektrischen Maschine, die einen Läufer 2 mit seiner Wicklung 3 trägt. Weiterhin sind ein Wellenlager 4, ein Lagerschild 5 und eine Lagerkappe 6 dargestellt. -In der Wellenstirnseite sind eine Spule 7 und ein Kondensator 8 sowie in. der Wicklung 3 ein oder mehrere Kaltleiter 9 vorgesehen, die zusammen einen Schwingkreis bilden.- Im Lagerdeckel 6, also in dem feststehenden eil, sind eine aus mehreren Wicklungen beatehende Spule 10, ein Transistor 11 als aktives Schaltelement und weitere passive Bauelemente, die nachstehend erläutert sind, untergebrancht.
• Fig. 2 zeigt das Gesm schalt bild des Oszillators, Der Transistor ll-bildet mit den Wicklungen 10', 10" und 7 einen rückgekoppelten A-Verstärker, der mit der Resonanzfrequezn des Kreises mit'den Teilen 7, 8 und 9 schwingt. Die Übertrangung des Scheinwiderstandes des Schwingkreises erfolgt über einen Luftspalt 12 mit der Kopplung M. Verwendet man für die beiden Spulen rotationssymmetrische Magnetsysteme, so kann ohne Änderung der Kopplungsverhältnisse is Stillstand und bei Rotation eine Übertragung der Meßwerte vorgenommen werden, weil das Magnetsystem so aufgebaut ist, daß nur eine Änderung des Luftspaltes, nicht aber wie Rotation den Kopplungsfaktor ändert.
• Zum Einstellen des Arbeltspanktes des Verstärkers dient ein Spannungsteiler 13, 14, eu dessen Stabilisierung ein Emitterwiederstand 15 und ein Basiwiderstand 16 sowie die Zenerdioden 21. Eine zusätzliche Wicklung 17 dient Zur Ansteuerung des Relais 18, wobei der Gleichrichter 19 eine Gleichrcung der ausgekoppelten Wechselspanung vornimmt.
• Beim Erreichen einer vorgegebenen Grenzemperatur der Wicklungen vergrößert sich der Widerstand des Kaltleiters 9 um einige Zehnerpotezne, so daß der Schwingkreis stark gedämpft wird. Hierdurch werden die Rückkopplungsbedingungen so geändert, daß der Oszillator nicht mehr schwingfähig ist.
• Die Schwingugen setzep aus, In der Wicklung 17 wird dann keine Spannung mehr induziert,, und das Relsais 18 fällt ab. :X,it dessen relasiskonatten kann ein entsprechendes Signal asugelöst werden. Während dises Zustandes, in dem der kaltleiter einen sehr hohen Wiederstadn angeonmmen hat, besteht die Möglichkeit, daß der Oszill@@@@@ mit siner durch Induktivistät @@@@@@@@@@ Wicklungskap@@@@@@@@@@@ Resonanafraun @@@@@@@@@@ II t':;'j>'tea"br:;" - - t, t,' @@@@@@@@@@@, daß man @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@ Gegenakoppulung @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@ors schaltat; Die @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@zator 20', der @@@@@@@@@@@ dem @@@@@@@@@@@@@@@@ Tieinaß für diese unrwünsch@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ sielt warden.
• In Fig. 3 ist eine abgeänderte Schaltung dargestellt. Hier ist der Transistor 22 als B-Verstärker gewshaltet. Bei Bedämpfung des Schwingkreises, also beim Ansprchen der Kaltleiter, vermindert sich hierbei der aufgenommene Gleichstrom, wodurch das Relais 23 zum Abfall kommt. Diese Schaltung hat den Vorteil, daß nur zwei Zuleitungen benötigt werden.
• In Fig. 4 ist die Schaltung nach Fig. 2 so erweitert, daß auf dem bewegten Wicklungsteil mehrere Reichenschealtungen von Kaitleitern mit Kondensatoren parallel suzm Schwingkries geschaltet sind. Wird ein Kaltleiter hochohmig, so wird der Schwingkreis auf eine andere Proqens abgestimmt, so daß der Oszillator mit dem Verstärker mit dieser neune Prequens schwingt. In der Auswerteschaltung ist Jedes Relais 24, 25 und 26 als Anzeigeeinrichtung einem Filter 27, 28 und 23¼ zugeordnet. Das Relais 24 zeigt bei unbeeinflußten Indikatoren die Grundstellung der Einrichtung nach dei Ruhestromprinzip an. Die dabei vorhandene Frequenz des Osmillators wird also als Überwachungsfrquens benutzt, Wird die Wicklung oder, eine Teilwicklung unsulässig erwärmt, so wird über den betreffenden Kaltleiter der sugordneter Kondensator unwirksam gemacht. Das Grundstellungsrerlais fällt ab, und das zugeordnete Relais zieht an. Hierdurch kann zum Beispiel eine selektive Temperaturgrenzwertmeldung vorgenommen werden. Es ist auch möglich, verschiedens Elemente mit entsprechenden Grenzwerten zU beutzen, um eine Übertragung gestaffelter Meßgrößen druchzuführen. Bei Verwendung eines Indikators mit kontinuierlich mit der meßgröße veränderlichen Eigenschaften, ist es asuch möglich, analoge Meßwerte zu übertragen.
• In den Fig. 5 und 6 sind beispielsweise zwei Ancordnungen dargestellt, bei denen die Wicklungsspulen in Eisen- oder Ferritkerenen 30, 31 bzw. 32, 33 untergebracht und ringförmig um die Welle angeordnet sind. Dadurch tritt ebenfalls durch die Rotation keine Änderung der Kopplunseverhältnisse ein, und die Übertragung kann wie bei Fig, 1 sowohl bei Stillstand als auch bei Rotation erfolgen. Diese Anordnungen ermöglichen die Ausnuntzung des weiten Weillensendwes, B. aum Anbau eines Gebers ftlr einen Tachometer, Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß der Indikator in den Gleichstromzweig einer Gleichrichter-Brückenschaltung eingeschaltet wird uni die Wchselstormklemmen der Gleichrcihter-Brückenschsltung lit den Schwingkreiselementen in Reithe gesobaltet werden. Hierdurch wird der Indikator vom Gleichstrom der Brückenschaltung durchoflossen. Benutzt man in diesem Fall einen Kaltleiter so wird hierbei für den Betrieb eine besonders günstige Kennlinie des Kaltleiters ausgenutzt. Zusätzlich entsteht durch die Anwendeug einer Gleichrichterbrücke eine erhöht. Selbstsperrung der Schaltung gegen Wideranschwingen druch Störsignale, weil die zu Uberwindende Schwellspannung der Gleichrichterventile ein Wiederanschwingen des Oszillators verhindern.
• Die erfindungsgemäße Anordnung ist nicht nur auf Temperaturmessungen beschränkt, sondern kann auch für andere Meßgrößen verschiedener Art, z. B. Feuchtigkeit, magnetische FlUsse usw. benutzt werden. Dies setzt die Wahl geeigneter Meßindikatoren voraus, deren elektrische Eigenschaten durch, den jeweiligen Meßwert der betreffenden Megröße veränderbar ist. In diesem Zusammenhang können auch in vorteilhater Weise Meßindikatoren mit binärer Informationsaugabe angewendet werden. Hierzug gehören 1.13. Bimetallkontate.
• 12~Ansprüche 6 Figuren

Claims (12)

1. Patentansprüche: 1. Anordnung zum berührungslosen Ubertragen von Meßwerten von einem rotierenden auf einen feststehenden Teil, dadurch gekennzeichnet, daß im rotierenden Teil ein Schwingkreis vorgesehen ist, der aus einem Kondensator, einer Induktivität und einem Meßindikator besteht und aaß die Induktivität ueber einen Luftspalt mit mehreren Wicklungen eines Übertragere im feststehenden teil gekoppelt sowie mit mindestens einem aktiven und mehreren passiven Schaltelementen zu einem Osazillator zusammengefügt ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiohnet, daß ein mit dem aktiven Schaltelement aufgebauter Verstärker des Oszillators als A-Verstärker ausgeführt ist und die Auskopplung von Meßwerten über eine der Wicklungen erfolgt.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sin mit dem aktiven schaltelement aufgebauter Verstärker des oszillabors naph Art eines B-Verstärkers ausgeführt ist und die Auskopplung ton Meßweriten durch -oh eine Anseleinrichtung erfolgt, deren Eingang in Reihe niit dem Verstärker an eine Spannungaguelle angeschlossen ist.
4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Schwingkreis mehrere Indikatoren vorgesehen sind, die eine Mittelwertbildung mehrerer Meßwerte vornehmen.
5. 5. Anordnung nach den Ansprechen 1, 2 oder 3, dadurch g,e-. kennzeichnet, daß mehrere Indikatoren und mehrere Kondensatoren vorgesehen sind, die je für sich den Schwingkreis hinsichtlich der Frequenz beeinflussen, daß alle bei Beeinflussung entstehenden Prequenzen Uber nachgeschaltete Filter gesonderte Anzeigeeinrichtungen steuern und daß die Frequenz bei unbeeinfluß,ten Indikatoren als überwachungsfrequenz benutzt ist.
6. 6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, daduroh gekennzeichnet, daß die Wicklungen des Schwingkreises und des Übertragers in rotationssymmetrischan Bisenouer Ferritkernen untergsbracht und die Kerne an einer Stirnseite der rotierenden Welle so angeordnet sind, daß durch die rotation keine Änderungen der Kopplungsverhältnisse eintreten können, so daß die Ubertragung der Meßwerte während der Rotation und während des Stillstands möglich ist.
7. 7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kollektor und Basis oder zwischen Basis und Emitter des Transistors frequensabhängige Gegenkopplungselemente oder Tiefpaßfilter Vorgesehen sind, die den nichtschwingenden Zustand des Oszillators begünstigen und unerwünschte Schwingungen vermeiden,
8. 8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß spannungsstabilisierende schaltmittel vorgesehen sind, die unabhängig von den Transistroeigenschaften den Rückkopplungseinsatzpunkt des Oszillators auf einem vorgegebenen Wert halten.
9. 9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gskennzeichnet, daß für verschiedene Meßgrößen Indikatoren vorgesehen sind, die in Abhängigkeit vom Meßwert der Meßgrößen ihre elektrischen Eigenschaften ändern.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet, durch die Verwendung von Indikatoren mit binärer Informationsausgabe.
11. 11. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch, gekennzeichnet, daß der Indikator in den Gelichtromweig einer Gleichrichter-Brückenschaltung geschaltet iot und deren.

    Wechselstromklemmen mit den Schwinkgkrselemenmt in Feiche geschaltet sind
12. 12. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5 und 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisen- oder yerritkerne ringförmig um die Welle angeordnet sind9 so daß durch die Rotation keine Änderung der Kopplungsverhältnisse eintritt und die Übertragung bei Stillstand und Rotation möglich ist. Leerseite