Устройство для измерения статической составляющей тока якоря двигателя постоянного тока

Патент 1030749

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УСТРОПСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА ЯКОРЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее датчик полного тока якоря. датчик скорости вращения двигателя, устройство для вычислениядинамической составляющей тока якоря и первый суммирующий усилитель, к входам которого подключены выходы датчика полного тока якоря и устройства для вычисления динамической составляющей тока якоря, отличающееся тем, что, с цглью повышения тончности измерения и снижения уровня помех в измеряемом сигнгше, устройство для вычисления динамической составляющей тока якоря выполнено в виде последовательно включенных второго суммирующего усилителя, нелинейного функционального преобразователя , релейного элемента и интегратора ,причем выходы датчика скорости вращения двигателя и интегратора подключены к входам второго суммирующего усилителя, а выход релейного элемента подключен к входу первого суммирующего усилителя.

COl03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3387445/24-07 (22) 28. 01.82 (46) 23. 07. 83. Бюл. Р 27 (72) B.Ï. Казанцев и В.И. Петренко (71) Пермский политехнический институт (53) 621.313(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 188548, кл. Н 02 Р 5/06, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 167910, Н 02 P 5/06, 1962.

3. Бычков В.П. Электропривод и автоматизация металлургического производства. М., "Высшая школа", 1977, с. 55, рис. 3.9.

4. Авторское свицетельство СССР

)1 458079, кл. H 02 Р 5/06, 1971.

5. Авторское свидетельство СССР

Р 122518, кл. H 02 Р 5/06, 1960. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ .стйтическОЙ состАвляющей токА якОРя

ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее датчик полного тока якоря, 3(5D G 01 R 31 34. Н 02 P 5 06 датчик скорости вращения двигателя, устройство для вычисления динамической составляющей тока якоря и первый суммирующий усилитель, к входам которого подключены выходы датчика полного тока якоря и устройства для вычисления динамической составляющей тока якоря, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения тончности измерения и снижения уровня помех в измеряемом сигнале, устройство для вычисления динамической составляющей тока якоря выполнено в виде последовательно включенных второго суммирующего усилителя, нелинейного функционального преобразователя,релейного элемента и интегра- Е а тора, причем выходы датчика скорости вращения двигателя и интегратора подключены к входам второго суммирующего усилителя, а выход релейного элемента подключен к входу первого суммирующего усилителя. ю ОЗО74В

Изобретение относится к электро":åõíèêå и может быть использовано и системах управления электроприводами постоянного тока, в частности в системах управления электроприводами наматывающих и разматывающих устройств, скорость вращения которых ре.гулируется при постоянногл статическом токе, и которые могут быть использованы также для построения астатических систем управления cI

Известны устройства,цля измерения статической составля.ошей тока якоря, содержащее дополнительный электродвигатель постоянного тока, работающий вхолостую, причем изглерение cTQ тической составляющей производится сравнением полнОГО TQI

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения статической составляющей тока якоря двигателя постоянного тока, содержащее датчик полного тока якоря, датчик скорости вращения двигателя <тахогенератор), дпфференцирук)щее звено, подключенное к выходу датчика скорости и суммирующий усилитель, к входам которого подключены датчик полного тока якоря и выход дифференцирующевЂ” го звена 151.

Вычисление динамической составляющей тока якоря с применением дифференцирующего звена приводит к зна чительной погрешности измерения, поскаль1<у сложно реализовать операции дифференцирования, близкую к идеальной, достаточно простыми средствами.

Пульсации тахогенератора и помехи в канале изглерения скорости, попадающие на вход,дифференцирующего) звена, приводят к значительному уровню помех измеряемого динамического тока и статической составляющей така якоря. Высокий уровень помех требует применения фильтрующих устройств на выходе устройства для измерения статической составляющей тОКа яКОря г ЧТО Приводит К HCKBRP- »« нию измеряемого сигнала и, как следcTHHQ к низкОму качеству функциОнирования систем авторегулирования

45 электроприводов, использующих этот датчик„

Пелью изобретения является повы шение "î÷íîñòè измерения и снижение уровня помех в измеряемом сигнале.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для вьгчисления динамической составляющей. якорного тока выполнено в виде последовательно включенных второго суммирующего усилителя, нелинейного функционального преобразователя, релейного элемента и интегратора, причем выходы датчика скорости вращения двигателя и интегратора подключены к входам второго суммирующего усилителя, а выход релейного элемента подключен к входу первого суммирующего усилителя.

На чертеже представлено предлаГаемое устройство.. устройство содержит первый суммирующий усилитель 1, к входам которого подключены выходы датчика 2 пол.г<ого тока якоря и устройства 3 для вычисления динамической составляющей якорного тока, состоящего из последовательно включенных второго суммирующего усилителя 4, нелинейного функционального преобразователя 5, релейного элемента б и интегратора

7, причем выходы датчика 8 скорости двигателя и интегратора 7 подключены к входам второго суммирующего усилителя 4, а выход релейного элемента б подключен к входу первого суммирующего усилителя 1.

B установившихся режимах работы электропривода, когда скорость вращения,цвигателя и сиrнал Q >c на выходе датчика 8 скорости постоянны, среднее значение сигнала на выходе релейного элемента б равно нулю, величина напряжения U> на выходе интегратора 7 постоянна и равна напряжению на выходе датчика 8 скорости.

В этом случае значение измеряемой статической составляющей ic тока якоря равно сигналу датчика полного тока i якоря, т.е. iz = 1..

В динамических расчетах работы изменение скорости двигателя вызовет появление не равного нулю сигнала на выходе суммирующего усилителя 4 и нелинейного фугц<ционального преобразователя 5. При этом на входе релейного элемента б появится напряжение, причем такой полярности, что сигнал на выходе интегрирующего усилителя 7 стремится уменьшить по абсолютной величине сигнал на выходе суммирующего усилителя 4. Напряжение. на выходе интегратора в операторной форме может быть записано в ниде

))и))) р„uqc(P)r

1 030749

Составитель С. Шутова

Редактор Н. Лазаренко ТехредМ.Гергель Корректор Г. Огар

Заказ 52 Об /4 б Тираж 710 ; Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

T постоянная гу ип Рз . времени фильтра;

Т вЂ” постоянная интегрирования интегратора; 5

К вЂ” постоянный коэффициент усиСу ления суммирующего усилителя;

К вЂ” коэффициент передачи нелинейHA ного элемента, зависящий от величины входного сигнала;

Кр>- коэффициент передачи релейного элемента.

Нелинейный функциональный преобра зователь 5 имеет коэффициент передачи, уменьшающийся с уменьшением сиг нала на его входе. При использовании квадратичного преобразователя в качестве нелинейного преобразователя 5 его выходной сигнал 20 н!l с -С и у "Я Щс Ои) и коэффициент передачи такого преобразователя 25 ао..

» @0 0 ) Ксу (U 0и)

$c и т.е. уменьшение входного сигнала при.водит к уменьшении коэффициента пе редачи квадратичного преобразователя и в пределе при О с= 13и, К „=о. напротив, коэффициент передачи релейного элемента 6 при уменьшении входного сигнала растет и в пределе при входном сигнале, стремящемся к нулю, принимает некоторое конечнае (в идеальном случае - бесконечное) значение К эмакс

Таким образом, при выходных сигналах суммирующего усилителя 4, от- 40 личных от нуля, постоянная времени фильтра Тф- 0 (К>„P О, а Крэ достаточно велико) и выходной сигнал интегратора 0и практически безынерциально отслекивает изменение сигна- 45 ла О сс датчика скорости двигателя.

Релейный элемент б переключается с большой частотой, функционирУя в . скользящем режиме. В этом случае среднее значение сигнала на входе интегратора будет пропорционально производной скорости, а следовательвЂ” нО динамической составляющей i товЂ” ка якоря. Сигнал на выходе первого суммирующего усилителя будет пропорционален статическому току якоря, т.е. ic. вЂ” вЂ” i уменьшейие выходного сигнала суммирующего усилителя 4 до нуля сопровождается резким ростом постоянной времени ТФ и при К нп = О "(О с=

=И„) Т ф- с, что зкв ивалентно размыканию прямого канала контура вычисления динамической составляющей тока якоря, а следовательно, помехи, возникающие в контуре измерения скорости двигателя, практически полностью отфильтровываются и не попадают на вход релейного элемента. При этом установившиеся режимы работы электропривода 0 с = const характеризуются тем, что вследствие ничтожно малого отклонения сигнала 0„> от нуля (К „=

О) сигнал на выходе релейного элемента б практически остается неизменным и равным нулю.

Следовательно, введение в систему нелинейного функ ционального преобразователя с отмеченными свойствами, релейного элемента и интегратора позволяет в малодинамичных (ускорение привода в реальных системах ограничено, и соответствующим выбором постоянной -времени Т интегратора можно добиться существования непре.рывного скользящего режима) и уста.новившихся режимах значительно уменьшить амплитуду колебаний выходного сигнала релейного элемента, что повышает точность вычисления динамической и статической составляющих тока якоря при одновременном снижении уровня поля в измеряемом сигнале.