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Vorrichtung zur Messung der Winkelgeschwindigkeit und zur Ermittlung
eines ihr verhältnisgleichen Steuerwertes Oft tritt die Aufgabe auf, die Winkelgeschwindigkeit
einer vorgegebenen Drehbewegung zu messen oder aus ihr eine Steuer. bewegung abzuleiten,
deren Steuerwerte sich in Abhängigkeit von ihrer Winkelgeschwindigkeit ändern. Für
diesen Zweck ist die Verwendung einer sogenannten Tourendynamo bekanntgeworden,
bei welcher der Läufer entsprechend der vorgegebenen Bewegung angetrieben wird.
Die erzeugte Kiemmenspannung gibt dann ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit; sie
muß allerdings zur Erzeugung eines Steuerwertes noch einem Momentenerzeuger, z.
B. Elektromotor oder Drehmagneten, zugeführt werden, der mit der Steuervorrichtung
gekuppelt ist. Das erzeugte Drehmoment ist verhältnisgleich der Klemmenspannung
und damit auch der Winkelgeschwindigkeit, so daß die Steuervorrichtung in Abhängigkeit
von der Winkelgeschwindigkeit verstellt wird.
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Außer der Tourendynamo wird bei dieser bekannten Anordnung noch ein
Momentenerzeuger gebraucht. Dies kann von Vorteil sein, wenn die Steuervorrichtung
und die vorgegebene Drehbewegung räumlich weit voneinander entfernt sind, so daß
sowieso eine elektrische Fernübertragung erforderlich wäre. In manchen Fällen kann
jedoch der Steuerwert gleich am Orte der Drehbewegung benutzt werden. Alsdann läßt
sich gemäß der Erfindung die Anordnung wesentlich vereinfachen, indem der Stromkreis
des Läufers über einen Widerstand kurzgeschlossen wird, während der Ständer mit
der Winkelgeschwin digkeitsanzeige- oder der Steuervorrichtung gekuppelt ist und
infolge der Ankerrückwirkung auf diese ein der Winkelgeschwindigkeit
verhältnisgleiches
Drehmoment ausübt.
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Ein besonderer Momentenerzeuger ist also nicht mehr erforderlich,
der elektrische Generator vereinigt in sich die Eigenschaften der Tourendynamo und
des Momentenerzeugers, Es ist ferner noch eine aus einem Generator und Motor bestehende
dynamoelektrische Kupplung bekannt, bei der sowohl; der als Läufer ausgebildete
Anker als auch die Feldmagnete von Motor und Generator drehbeweglich gelagert sind,
und zwar sind die Feldmagnete des Generators und der Anker des Motors auf einer
gemeinsamen Welle angeordnet. Bei der Drehung des Generatorankers durch die Antriebsmaschine
der Anordnung werden infolge der Ankerrückwirkung die Feldmagnete mitgenommen. Die
dadurch bewirkte Drehung der Motorfeldmagnete ist durch Gegenfedern beeinflußt.
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Fließt beim Betrieb der Vorrichtung ein Strom vom Generator zum Motor,
so werden infolge der elektromagnetischen Induktion die Motorfeldmagnete relativ
zum Anker verdreht und die Gegenfedern mehr oder weniger gespannt. Die Relativbewegung
dient zur selbsttätigen Regelung der zu übertragenden Drehmomente und Geschwindigkeiten.
Diese bekannte Einrichtung hat notwendigerweise die Wechselwirkung zwischen Motor
und Generator zur Voraussetzung. Sie ist nicht geeignet zur Lösung der der vorliegenden
Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe. Außerdem unterscheidet sich die erfindungsgemäße
Einrichtung auch baulich von dem Bekannten insofern, als bei ihr lediglich ein Generator
benötigt wird.
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Zum besseren Verständnis soll die Erfindung nach an Hand der Zeichnung
erläutert werden. Fig. 1 zeigt die bekannte Anordnung von Touren dynamo und Momentenerzeuger,
während Fig. 2 eine !erfindungsgemäße Anordnung darstellt.
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In Fig. 1 bezeichnet I den fest angeordneten Ständer einer Tourendynamo,
deren Läufer 2 in Abhängigkeit von der vorgegebenen Bewegung, die etwa mittels der
Welle 3 und des Vorgeleges 4 zugeleitet wird, Drehbewegungen ausführt. An den Klemmen
des Ankerstromkreises, das ist hier der Stromkreis des Läufers, tritt alsdann eine
der Winkelgeschwindigkeit dieser Drehbewegung verbältnisgleiche Spannung auf. Über
die elektrische Leitung 5 wird diese Spannung der Wicklung 6 des Drehmagneten 7
zugeführt. dessen drehbarer Teil mit dem Steuergerät S gekuppelt ist.
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Die erfindungsgemäße Ausfüllrung nach Fig. 2 enthält ebenfalls eine
Dynamomaschin. die aus dem Ständer 9 und dem Läufer 10 besteht. Die vorgegebene
Bewegung, deren Winkelgeschwindigkeit in dem gewcih]ten Alls führungsbeispiel als
Steuergröße ver-.vend-t werden soll, wird über die Welle 1 1 und das Vorgelege I2
in den Läufer IO eing leitet. Der Ständer 9 ist gemäß der Erfindung nicht fest,
sondern innerhalb kleiner Grenzen drWh beweglich angeordnet, indem er f. B. auf
dem Zahnrad 13 befestigt wird Auf der Welle 17 des Steuergerätes 15 sitzt das Zahnrad
14, das mit dem Zahnrad 13 kämmt. Der Ankerstromkreis ist über einen Widerstand
1 Ö kurzgeschlossen. Infolge der anftretendcn AnkerrückwirLung zwischen Ständer
und Lä ufer wird auf den Ständerg ein Drehmoment ausgeübt, das der erzeugten Klemmenspannung
verhältnisgleich ist, und dieses Drehmoment dient infolge der getroifenen Anordnung
gleichzeitig zur Verstellung des Steuergerätes entsprechend der Winkelgeschwindigkeit
der dem Anker zugefiihrlen Drehbewegung. Die Größe des Drchtnomen -tes kann in bequemer
Weise durch Feldregelung, d. h. Änderung des Erreg-erstromes. passend eingestellt
werden.
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Bei den in der Zeichnung dargestelitell Anordnungen wird die Klemmenspannung
von der Läuferwicklung der elektrischen Generatoren abgenommen. Natürlich kann die
Abnahme auch von der Ständerwicklung I bzw. 9 erfolgen, wenn diese als Anker ausgebildet
ist und der rotierende Teil 2 bzw. Io das Fell liefert.
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Durch die gleichzeitige Drehung von Ständer und Läufer erfährt der
ermittelte Steuerwert eine Ungenauigkeit, die aber bei genügend großem Verhältnis
zwischen Läuferdrehung und Ständerdrehung vernachlässig. werden kann. Gehört zu
einer vollen lGmdrehung oder zu mehreren Umdrehungen dcs Läufers 10 eine Verdrehung
der Steuerwelle 17 von wenigen Graden, z. B. j, so macht bei einer angenommenen
Übersetzung der Zahnräder 13, 14 von 1:1 auch der Ständer 9 nur eine geringe Drehung
von z. B. 5-. Der Unterschied zwischen Relativdrehung, bezogen auf den Ständer g,
und Absoiutdrehung des Läufers ist in einem solchen Falle praktisch zu vernachlässigen.
die Genauigkeit des Rechenvorganges wird nicht merklich be ein tußt. Aber auch bei
größeren Drehwiiikeln der Steuerwelle 17 ist eine hinreichende Üenauigkeit zu erzielen.
zu diesem Zwecke muß durch die Zahnräder 13, I4 eine Übersetzung ins Schnelle erfolgen,
derart, daß die Winkelausschläge des Ständers im Verhältnis zur Läuferdrehung keine
unzulässig großen Wert erreichen. Allerdings hat diese Maßnahme eine entsprechende
Verkleinerung des arm Steuergerät 15 verf-ügbaren Drehmomentes zur Folge. Andererseits
kann man auch. sofern die maximalen Winkelausschläge des Ständers es zulassen. auch
eine I bersetzung ins Langsame
vorsehen und dadurch eine Vergrößerung
des am Steuergerät verfügbaren Drehmomentes erzielen. Dieser Fall kann z. B. vorliegen,
wenn die Steuerwelle ganz geringe Winkel ausschläge macht, etwa als Stabfeder mit
einer Verdrehung von I bis z0 ausgebildet ist.
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Allgemein gesprochen, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Gerät
um eine Differenziervorrichtung zur Bildung der Winkelgeschwindigkeit, die jedoch
insbesondere für Steuervorrichtungen verwendbar ist, da alle Steuervorgänge in Drehbewegungen
bestehen bzw. leicht auf solche zurückgeführt werden können. Es ist z. B. anwendbar
bei Schlingerdämpfungsanlagen, wo die Steuerung nicht nur nach dem Schlingerwinkel,
sondern auch nach der Winkelgeschwindigkeit der Schlingerbewegung zu erfolgen hat.
Ein anderes Anwendungsbeispiel ist die Verwendung als Dämpfungsgenerator zur Erzeugung
eines Drehmomentes, das der Dämpfungskraft verhältnisgleich ist, da ja die Dämpfung
im allgemeinen der Geschwindigkeit verhältnisgleich ist.