Устройство для измерения скорости вращения асинхронного двигателя с фазным ротором

Устройство для измерения скорости вращения асинхронного двигателя с фазным ротором

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ, содержащее асинхронно-вентильный каскад, датчик напряжения ротора, датчик напряжения статора, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, и датчик тока ротора, включенный в цепь ротора, отли чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, в него введены преобразователь qaeflHCквадратичных значений, функциональный преобразователь, блок умножения и второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом датчика тока ротора, с входом функционального преобразователя и входом блока умножения, второй вход которого подключен к второму входу первого сумматора и к выходу второго сумматора, а выход - к четвертому входу-второго сумматора, третий вход которого :соединен с выходом функционального преобразователя, при этом выход-датчика напряжения 0отора черёй преобразователь среднеквадратичных значений подключен к второму входу второго сумматора. О :л 05 4ib

601ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ь(1) G 01 P 3/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3302257/18-10 (22) 11.06 .81 (46) 07.04,83. Бюл. и 13 (72) В.М.Назаренко, Ю.А. Сокотнюк, l0.Т.Калжников, В.П 1 1олтыш и И.М.Савченко (71) Кри ворожский ордена Трудового

Красного Знамени горнорудный институт и Производственное объединение "НовоКраматорский машиностроительный завод" (53) 621 317.39:531.7 (088.8) (56) 1. Сандлер Л.М. и др. Динамика каскадных асинхронных электроприводов. М., "ЭнеРгия", 1977, с. 168-171

2.. Авторское свидетельство СССР

Н 611151, кп. G 01 P 3/64, 1978 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ, содержащее асинхронно-вентил ьный каскад, дат чик напряжения ротора, датчик напряжения статора, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, и . датчик тока ротора, включенный в цепьротора, отли чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, в него введены преобразователь среднеквадратичных значений, функциональный преобразователь, блок умножения и второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом датчика тока ротора, с входом функционального преобразователя и первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к второму .входу первого сумматора и к выходу второго сумматора, а выход - к четвертому входу. второ" го сумматора, третий вход которого соединен с ниходом функционального преобразователя, при этом выход-датчика напряжения ротора через преобразовател ь средне квадрати чных значе- 9 ний подключен к второму входу второго сумматора.

10 10564

Изобретение относится к средствам, измерения и регулирования скорости и может быть использовано для измерения скорости в системах асинхронновентильного каскада.

Известно устрой ство дпя измерения скол ьжения асинхронного дви гателя, содержащее датчик напряжения ротора, датчик тока ротора и сумматор, 10 первый вход которого подсоединен к выходу датчика напряжения ротора, второй - к выходу датчика тока ротора, на остальные входы сумматора подаются сигналы, пропорциональные отдельным составляющим падения напря15 жения в роторной цепи 11).

Недо ст ат ком у каз ан ного у строй ст ва является значительная погрешность . в измерении скольжения двигателя, так как не учитывается изменение напряжения статора и не обеспечивается выделение постоянной составляющей выпрямленного напряжения ротора в полном ди апазоне из мене ния е го частоты. 2fi

° Известно также устройство, которое содержит асинхронно-вентильний каскад, дат чи к напряжения ротора, датчик напряжения статора, выход которого соединен с первым входом пер- 30 вого сумматора, и датчик тока ротора, .включенный в цепь ротора (21.

Известное устройство также имеет значительную погрешност ь измерения скорости а си нхронно го дви гат еля, особенно при работе двигателя на скорости, близкой к синхронной, так как в этом случае RC-Фильтр не обеспечивает выделения постоянной составляющей выпрямленного напряжения с требуемой точностью, и сигнал, про порционал ьный скол ьжению, при обрев тает колебательный характер. Увеличение постоянной времени RC фильтра с целью уменьшения колебаний си гнала, пропорционального скольжению, приводит к значительному увеличению и нерцио нн ости устрой ст ва . Кроме того нали чие магнитного усилителя не обеспечивает пропорциональности между напряжением ротора и скольжением.

Цель изобретения - повышение точност и и з мер ения с коро сти вр ащени я и быстродействия устройства.

Для достижения указанной цели в устрой ст р, содержащее асинхронновентчль .ьй каскад, датчик напряже40

55 ния ротора, датчик напряжения ста- тора, выход которого соединен. с перним входом первого сумматора, и датчик тока ротора, включенный в цепь ротора, введены преобразователь среднеквадратичных значений, функциональный преобразователь, блок умножения и второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом датчика тока ротора, с входом функционального преобразователя и первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к второму входу первого сумматора и к выходу второго сумматора, а выход - к четвертому входу второго сумматора, третий вход которого соединен с выходом функционального преобразователя, при этом выход датчика напряжения ротора через преобразователь среднеквадратичных значений подключен к второму входу второго сумматора.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, на фиг. 2 функционал ьная схема преобразователя среднеквадратичных значений (один из возможных вариантов его схемного решения).

Устройство дпя измерения скорости вращения,асинхронного двигателя с фазным ротором 1, выпряи4телем 2 и . инвертором 3 содержит датчик 4 напряжения ротора, датчик 5 напряжения статора и датчик 6 тока ротора. Выход датчика 4 напряжения ротора подсоединен к входу преобразователя 7 средне квадрати чных значений, выход которого подсоединен к второму входу второго сумматора 8, первый вход которого подсоединен к выходу датчика 6 тока ротора, четвертый вход сумматора 8 подсоединен к выходу функционального преобразователя 9, а третий - к выходу блока 10 умножения. Выход датчика

6 тока ротора подсоединен к входу функционального преобразователя 9 и к первому входу блока 10 умножения, на второй вход которого подается сигнал, пропорционал ьный скол ьжению асинхронного двигателя, с выхода сумматора 8, который в свою очеред ь . подсоединен к второму входу первого сумматора 11, а первый вход его подсоединен к выходу датчика 5 напряжения статора.

Асинхронный двигатель 1 с выпрямителем 2, инвертором 3, дросселем

12 и шунтом 13 образуют асинхронновентил ьный каскад 14.

64 ф теля, т. е. ЭДС ротора Еу, осуществляется суммированием сигналов, пропорционал ьных выпря мпенному напря -, же нию ротора Ug и отдельным составляющим падений напряжения в роторной цепи согласно выражению (1). фун кци онал ьный пр еобр азо вател ь 9 реализует зависимость Uy>=f (1 ) ), а блок 10 умножения служит для выде» пения си гнала,, пропорционального произведению выпрямленного тока на скольжение S .

Коэффициент усиления сумматора по каждому входу вычисляется согласно выражению (1).

При подключении асинхронного двигателя 1 к сети напряжение ротора измеряется датчиком 4 напряжения ротора и подается на преобразователь

7 средне квадрати чных значений, кото рый обеспечивает эффективное выделе- ние постоянной составляюцей. выпрямленного напряжения ротора Ug в гюлном диапазоне изменения его частоты. С выхода преобразователя 7 среднеквадр ати чных значений си гнал, пропорци ональный выпрямленному напряжению ротора О,поступает на второй вход вточР рого сумматора 8. На первый вход второго сумматора 8 поступает сигнал, пропорционал ьный выпрямленному току

Я . На третий вход второго сумматора 8 поступает сигнал с выхода блока

10 умножения,. пропорционал ьный произведению lg- S. На четвертый вход второго сумматора 8 поступает сигнал, пропорциональный произведению (- ".

Таким образом, на выходе второго сумматора 8 выделяется сигнал, пропорциональный ЭДС ротора, а соответственно, и скольжению дви гателя

3 10105

Устройство работает следующим об= разом..

Измерение скорости вращения асинхронного двигателя выполняется в соответствии с зависимост ью. S

И=И„(1- ) 20 где х - индуктивное сопротивление фазы двигателя, приведенное к обмот ке рот ор а;

0 - выпрямленное напряжение ротор а, 25 г, †активное сопротивление фазы

1. ротора;

r - активное сопротивление фазы

1 статора, приведенное к об-. мотке ротора;

lg - выпрямленный ток, S - скольжение асинхронного двигат еля, Я угол коммутации. За ви си мост ь э кви валент ного акти вно— го сопроти вления асинхронного дви га- Зя теля, приведенного к роторной цепиот S и д объясняется из менением индуктивного сопротивления в кон. туре коммутации роторных вентилей при различных скольжениях и появлени- 40 ем угла опережения включения роторных вентилей по сравнению с естественным.

Это возникает вследствие уменьшения анодного напряжения на вентиле, выходящем иэ работы. Снижение анодного м напряжения обусловлено падением напряжения на активном сопротивлении фазы двигателя. Активное сопротивление фазы статора г„незначительно зависит от влияния коммутации. 50

Принимая это допуцение, выражение для ЭДС ротора принимает следующий .Вид: =КИ.1

При сравнении сигнала., пропорционального скольжению двигателя, с постоянной вели чиной (эталонное напряжение) выделяется сигнал, пропорциональный скорости вращения дви гателя .

Для асинхронно-вентильного каскада выпрямленная ЭДС ротора, пропорциональная скольжению, определяется из выражения

Е :ц® +3 (М (+ Sy(S — >) U =КЕ =< a где К - коэффициент прогюрциональности, Этот сигнал гюдается на второй вход первого сумматора 11. Сигнал, пропорциональный напряжению статора, одновременно являющийся эталоннымм на пряже ни ем, из меряет ся дат чи ком

5 напряжения статора и подается на первый вход первого сумматора 11.

Выделение си гнала; пропорционального скольжению асинхронного двигаПервый сумматор 11 вычисляет раз» ность сигналов, которые подаются на его входы. На выходе этого блока wделяется сигнал, пропорциональный

1010564

% скорости вращения асинхронного дви— гателя

Кроме того, первый сумматор 11 учитывает изменение ЗДС ротора, связанное с колебаниями напряжения питающей сети, так как о

"с

Р к „ где КА — коэффициент трансформации асин хро нного дви гат еля .

Преобразователь 7 среднеквадрати ч15 ных значений содержит формирователь, модуля ФИ, управляющее устройство

УУ, ключ К, два операционных усилителя У и У и конструктивные элементы. Средневыпрямлениое значение напряжения ротора получается интегрированием выпрямленного сигнала

/Ор (t)/ за время иТ, кратное периоду Т, и делится на иТ. Выходное напряжение идеал ьного инте грат ора

30 где r =RC - постоянная времени интег.

li рирования .

-i

Преобр аз овател ь средне квадр ати чных значений обеспечивает кратность постоянной времени r„RC периоду Т, т.е. RC=mT. При этом отношение n/m поддерживается постоянным дпя любых значений Т.

Вы пря мпе нное напря жени е ротор а с выхода формирователя модуля ФМ подает ся на вход инте гри рующе го фил ьтр а с синхронным временным квантованием сигнала, построенного по замкнутой схе ме.

Фильтр содержит интегратор, собранный на усилителе. 1, и устройство выборки-хранения (ключ К, запоминающий, конденсатор С и повторитель напряжения, собранный на усилителе ." ). В начале каждого периода упри прохождении входного сигнала через нулевой уровень): ключ К замыкается и остает ся в замкнутом состоянии в течение короткого интервала .времени 5 г((Т, достаточного для заряда конденсатора С. Ключ К коммутируется управляющим устройством УУ. При — о

=1, где К, - коэффициент передачии устройства выборки -хранения, быстродействие фильтра максимально и составляет один период Т во всем диапа зоне измерения Up, (t) . Это обеспечивает повышение точности и быстродействия устройства.

10 10564

Сост ави тел ь М. Хаустов

Редактор Л.Филь Техред Т.Наточка . Корректор И.1 1улла

Заказ 2482/35 Тираж 871 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 1осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4