DE1214908B

DE1214908B - Resting speed measuring arrangement for electrical machines

Info

Publication number: DE1214908B
Application number: DES89168A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr-Ing Toni Bertling
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1964-01-22
Filing date: 1964-01-22
Publication date: 1966-04-21

Description

Ruhende Drehzahlmeßanordnung für elektrische Maschinen Gegenstand der Erfindung ist eine ruhende Drehzahlmeßanordnung für elektrische Maschinen, die ohne die Verwendung von gesonderten Tachodynamos und zwischengeschalteten Übersetzungsgetrieben bzw.Idle speed measuring arrangement for electrical machines subject the invention is a stationary speed measuring arrangement for electrical machines that without the use of separate speedometers and intermediate transmission gears respectively.

Untersetzungsgetrieben auf rein elektrischem Wege mit ruhenden Mitteln eine einwandfreie Erfassung der Drehzahl einer elektrischen Maschine gestattet. Eine solche Drehzahlmessung mit raumsparenden, einfach aufgebauten und robusten Schaltungselementen ist insbesondere bei elektrischen Schienenfahrzeugen von Interesse, um das Einsetzen von Gleit- oder Schlupfvorgängen möglichst frühzeitig erkennen zu können.Reduction gears on a purely electric way with stationary means allows correct detection of the speed of an electrical machine. Such a speed measurement with space-saving, simply constructed and robust Circuit elements are of particular interest in electric rail vehicles, to detect the onset of sliding or slipping processes as early as possible to be able to.

Auch ist außer der Erfassung von Drehzahlen bei elektrischen Schienenfahrzeugen die Verwendung des Gegenstandes der Erfindung auch für Regelaufgaben zweckmäßig, bei denen die Geschwindigkeit und ihre zeitliche Abweichung als Istwert in den Regelvorgang eingegeben werden, und zwar gegebenenfalls unter Fortfall sonst hierzu benötigter Tachodynamos.In addition to the acquisition of speeds in electric rail vehicles the use of the subject matter of the invention is also expedient for control tasks, where the speed and its time deviation are used as the actual value in the control process can be entered, possibly omitting any otherwise required Speedometer.

Es ist zwar bereits eine ruhende Drehzahlmeßanordnung für Gleichstrommotoren bekanntgeworden, bei der als Maß für die Drehzahl die EMK des Gleichstrommotors benutzt wird. Bei dieser Ausführung ist der Gleichstrommotor jedoch in einem Zweig einer Widerstandsbrücke angeordnet, so daß dauernde Verluste durch einen dem Motor vorgeschalteten Brückenwiderstand entstehen. Ferner ist die bekannte Schaltung lediglich in solchen Fällen anwendbar, bei denen keine hohen Anforderungen an die Genauigkeit gestellt werden und bei denen die Erregung des Motors konstant gehalten werden kann. Although it is already a stationary speed measuring arrangement for DC motors became known, where the EMF of the DC motor is used as a measure of the speed is used. In this version, however, the DC motor is in one branch a resistor bridge arranged so that permanent losses through the motor upstream bridge resistance arise. Furthermore, the known circuit is only Applicable in those cases in which there are no high demands on accuracy and in which the excitation of the motor can be kept constant.

Die Mängel der bekannten Ausführungen werden gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß ein vom Erregerstrom der Maschine beeinflußter Hallwandler und der Ankerkreis der Maschine eine Differenzspannung auf einen Verstärker geben, dessen Ausgangsspannung am Steuerkreis des Hallwandlers liegt und ein Maß für die Drehzahl der Maschine ist, so daß unter Einhaltung der Bedingung für die Beziehung gilt Darin bedeutet m [l/s] = Winkelgeschwindigkeit der Maschine, RH [cm3/As] = Hallkonstante, k k [Vs/A] = Maschinenkonstante, C [1/Vs], K [1] = konstante Größen, = = [10-8 VslAcm], v [1] = Windungszahl der Hallwandlerwicklung im Erregerkreis, d [cm] = Dicke der Hallplatte, 8 [cm] = Luftspalt im Hallwandler, a [1] = Abgriffverhältnis der Ankerspannung, V [1] = Verstärkungsgrad, R1 [Q] = Widerstand im Steuerpfad des Hallwandlers, Ro [Q] = Steuerwiderstand des Hallwandlers, Je [A] = Erregerstrom der Maschine und des Hallwandlers, U1 [V] = Ausgangsspannung des Verstärkers, G [1] = Geometriefunktion des Hallwandlers.The shortcomings of the known designs are eliminated according to the invention in that a Hall converter influenced by the excitation current of the machine and the armature circuit of the machine give a differential voltage to an amplifier whose output voltage is at the control circuit of the Hall converter and is a measure of the speed of the machine, so that in compliance with the condition for the relationship is applicable Here m [l / s] = angular speed of the machine, RH [cm3 / As] = Hall constant, kk [Vs / A] = machine constant, C [1 / Vs], K [1] = constant values, = = [10 -8 VslAcm], v [1] = number of turns of the Hall converter winding in the excitation circuit, d [cm] = thickness of the Hall plate, 8 [cm] = air gap in the Hall converter, a [1] = tapping ratio of the armature voltage, V [1] = degree of amplification, R1 [Q] = resistance in the control path of the Hall converter, Ro [Q] = control resistance of the Hall converter, Je [A] = excitation current of the machine and the Hall converter, U1 [V] = output voltage of the amplifier, G [1] = geometry function of the Hall converter.

Bei entsprechender Abstimmung der einzelnen Elemente nach den vorgenannten Beziehungen ergibt sich somit eine für die Praxis ausreichend genaue Proportionalität zwischen der zu messenden Winkelgeschwindigkeit und damit auch der Drehzahl der elektrischen Maschine und der am Ausgang des Verstärkers auftretenden, den Steuerkreis des Hallwandlers beeinflussenden Spannung. With appropriate coordination of the individual elements according to the aforementioned Relationships thus result in a proportionality that is sufficiently precise for practice between the angular velocity to be measured and thus also the speed of the electrical machine and the occurring at the output of the amplifier, the Control circuit of the Hall converter influencing voltage.

In der Zeichnung ist in vereinfachter Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt. The drawing shows an exemplary embodiment in a simplified representation the circuit according to the invention shown.

Zur Messung der Drehzahl der Maschine 1 ist an einem Widerstand 2 im Ankerkreis eine Teilspannung a Ua abgegriffen und in Differenzschaltung mit der Hallspannung des Hallwandlers 3 auf den Eingang eines Verstärkers 4 gegeben. Die Ausgangsspannung U1 des Verstärkers 4 speist über den Widerstand 5 mit dem Widerstandswert R1 den Steuerkreis des Hallwandlers 3, der durch eine vom Erregerstrom Je der Maschine 1 durchflossene Feldwicklung 6 erregt wird, und zwar mit der Induktion µ0 . Je . w B= -. To measure the speed of the machine 1, a resistor 2 a partial voltage a Ua tapped in the armature circuit and in differential circuit with the Hall voltage of the Hall converter 3 is applied to the input of an amplifier 4. the The output voltage U1 of the amplifier 4 is fed via the resistor 5 with the resistance value R1 the control circuit of the Hall converter 3, which is controlled by one of the excitation current of the machine 1 traversed field winding 6 is excited, with the induction µ0. Ever. w B = -.

Dabei tritt eine Hallspannung UH = RH UH= RH.G.Js.B d auf, wobei Js der Steuerstrom des Hallwandlers bedeutet. Die Ausgangsspannung U1 des Verstärkers 4 ist (R1 + R0) = Js = V (oi U-UH).A Hall voltage UH = RH UH = RH.G.Js.B d occurs, where Js the control current of the Hall converter means. The output voltage U1 of the amplifier 4 is (R1 + R0) = Js = V (oi U-UH).

Aus diesen Beziehungen läßt sich dann die eingangs erwähnte Verknüpfung zwischen der Winkelgeschwindigkeit co der Maschine 1 und der Spannung am Ausgang des Verstärkers 4 ableiten.The connection mentioned at the beginning can then be derived from these relationships between the angular velocity co of the machine 1 and the voltage at the output of the amplifier 4 derive.

Claims

Claim: Resting speed measuring arrangement for electrical machines, dadurc h. characterized in that a Hall transducer influenced by the excitation current of the machine and the armature circuit of the machine give a differential voltage to an amplifier whose output voltage is at the control circuit of the Hall transducer and is a measure of the speed of the machine, so that in compliance with the condition for the relationship is applicable where w [lis] = angular speed of the machine, RH [cm3 / As] = Hall constant, k [Vs / A] = machine constant, C [1 / Vs], K [1] = constant values, = = [10-8 Vs / Acm], w [1] = number of turns of the Hall converter winding in the excitation circuit, d [cm] = thickness of the Hall plate, d [cm] = air gap in the Hall converter, o: [1] = armature voltage tapping ratio, V [1] = gain , R1 [Q] = resistance in the control path of the Hall converter, Ro [Q] = control resistance of the Hall converter, Je [A] = excitation current of the machine and the Hall converter, Ul [V] = output voltage of the amplifier, G [1] = geometry function of the Hall converter .

Publications considered: »CEIG report«, October / December 1958, p. 184.