Способ бесконтактного измерения угла @ синхронной машины в переходных режимах

Способ бесконтактного измерения угла @ синхронной машины в переходных режимах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА 9 СИНХРОННОЙ .МАШИНЫ В ПВРЕХОДНЕ-Х РЕЖИМАХ путем измерения тока и.напряжения возбуждения, определения по измеренным параметрам и известная значениям активного и индуктивного сопротивления обмотки возбуждения мгновенного значения ЭДС скольжения и вычисления угла б путем интегрирования сигнала, пропор ционального ЭДС скольжения, о т л ич а ю Щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, при каждом переходе ЭДС скольжения через нуль измеряют знак производной сигнала ЭДС и подключают к входу интегратора имШ пульс напряжения коррекции, полярность которого противопрложна знаку производной ЭДС. 4 СО 00 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ.

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1049841 А

3(50 5 01 R 31/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

" веафа „„, »

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3436681/24-07 (22). 12.05.82 (46) 23. 10 . 83. Бюл.939

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

° IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) А,А, Федоров, Н.М. Дворак и К.Б. Носок (71) Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (53) 621.313.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 425125, кл. Ci Ol к 25/00.

2. Урусов И.Д. и Камша М.N. Анализ некоторых способов улучшения характеристик синхронных двигателей для обеспечения их синхрониэации.-

Известия AH СССР. Энергетика и тран спорт, 1974, Р 4, с. 8391.

1 (54) (57) СПОСОБ BECKOHTAKTHOI Î ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА 9 СИНХРОННОИ,МАШИНЫ В

П%)РЕХОДНРХ РЕЖИМАХ путем измерения тока и напряжения возбуждения, определения по измеренным параметрам и известным значениям активного и индуктивного сопротивления обмотки возбуждения мгновенного значения

ЭДС скольжения и вычисления угла 8 путем интегрирования сигнала, пропорционального ЭДС скольжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, при каждом переходе ЭДС скольжения через нуль измеряют знак производной сигнала ЭДС и подключают к входу интегратора импульс напряжения коррекции, поляр- Е ность которого противоположна знаку производной ЭДС.

1049841. ния ц, - (о - ч ч1

4О

Эта операция дает правильный результат, если все величины под знаком интеграла абсолютно точные, так как при интегрировании ошибки накап- 45 ливаются во времени. Иалые отклонения величины активного сопротивления обмотки возбуждения при ее нагреве, вытеснение тока и т.п. вызывает быстрое постоянное неконтролируемое уве- . личение систематической погрешности определения 1 и соответственно потокосцепления Щ) . Дополнительно,погрешность возникает вследствие определения угла 8 с использованием пос .. тониных значений индуктивных сопротивлений, которые,.как известно, зависят от величины тока в,обмотках.

Бель изобретения — повышение точности измерения угла 8

Поставленная цель достигается тем,рО что согласно способу бесконтактного измерения угла 9 синхронной машины в переходных режимах измерения тока и напряжения возбуждения с использованием известных значений активного и,65

Изобретение относится к электро технике и измерительной технике, а именно к способам измерения в переходных режимах угла 8 между результи рующим магнитным полем воздушного зазора и полем обмотки возбуждения, и преимущественно может быть испольэо вано в схемах самоэапуска синхронных двигателей.

Известен способ измерения угла в согласно которому по сигналу (им)о пульсу) с датчика положения ротора синхронной машины производится периодИческое запоминание значения пилооб:разного напряжения, синхронизированного сетью, причем величина запомнен-15 ного напряжения пропорциональна углу 9 Я .

Недостатком способа является наличие датчика положения ротора, механически соединенного с валом син- 2О хронной машины, а также дискретность измерения угла 8, что приводит к ощибке в измерении этого угла .

Известен также способ бесконтактного измерения угла 6 синхронной ма-, 5 шины в переходных режимах путем измерения тока и напряжения возбуждения, определения по измеренным параметрам и известньм значениям активного и индуктивного сопротивления обмотки возбуждения мгновенного значения . ЭДС скольжения и вычисления угла 6 путем интегрирования сигнала,пропорционального ЭДС скольжения 121 . . ° . Однако при измерении угла 8 возникают большие погрешности, связан 35 ные с выполнением операции интегрира вания, с помощью которой определяется потокосцепление обмотки воэбуждеиндуктивного сопротивлений обмоткй возбуждения, определения по ним мгновенного значения ЭДС скольжения и вычисления угла 9 путем интегрирования сигнала, пропорционального ЭДС скольжения, при каждом переходе ЭДС скольжения через нуль измеряют знак производной сигнала ЭДС и подключают к входу интегратора импульс напряжения коррекции, полярность которого противоположна знаку производной ЭДС.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, реализукщего способ на фиг. 2 - то же блока формирования падения напряжения на внутреннем сопротивлении обмотки возбужденияу на фиг. 3 — схема блока кор-, рекции.

Устройство содержит блок 1 формирования падения напряжения на внутреннем сопротивлении обмотки возбуждения, соединенный с ним блок 2 формирования ЭДС скольжения, причем оба блока подключены также к обмотке возбуждения, блок 3 коррекции, соединенный с формирователем ЭДС, блок

-(интегратор) 4 формирования продольной составляющей результирующего потокосцепления, вход которого соединен с выходами блока 2 формирования ЭДС скольжения и блока 3 коррекции, а выход — с блоком 5 формирования угла . На вход блока 1 поступает ток

4 обмотки возбуждения. Этим блоком (фиг. 2) формируется по току i1 значение падения напряжения Ц щ на внутреннем сопротивлении обмоткЙ возбуждения по уравнению

О|1

VBH =if й1+ХМ тФ.

8 блоке 2 производится вйчитание значений U>„ и напряжения U обмотки возбуждения и на выходе блока образуется ЭДС скольжения ВБ . Блоком 4 сигнал е> инвертируется, и на его выходе образуется величина продольной составляющей результирующего потоко-., сцепления У63 связанной с значением угла 9 зависимостьюф6 =q8co5 6 где 6 - результирукщее потокосцепление зазора. Блоком 3 коррекции, (фиг. 3) в моменты перехода значения

ЭДСОН = с 6 sin8 через нуль вырабатываются импульсы, поступающие на блок 4, по которым на выходе этого блока устанавливаются значения амплитуды потокосцепления + qg (при 8 = Оо ) и — 8 (при 8 = — 180 ) . Блок 5 аналоговый нелинейный преобразователь, реализующий функцию арккосинуса, на котором по значению у6„ образуется значение угла 8.

Блок формирования 0«(фиг.2) ра-. ботает следующим образом.

На интеграторе б и блоке 7, воспроизводящем нелинейную зависимость между током 11, (штрих относится к моделируемой величине) и потоко1049841

ВНИИПИ Заказ 8418/43 Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4 сцеплением y z(рассеяния обмотки возбуждения, моделируется закон изменения тока « . при произвольном изменении значения падения напряжения 0эя на внутреннем сопротивлении обмотки возбуждения. Усилителем 8 блоки 6 и 7 охвачены отрицательной обратной связью. Благодаря большому коэффициенту его усиления(более 100) в целом всей схемой моделируется— обратная зависимость — закон иэменй- 10 ния напряжения U gz при произвольном изменении тока <, поступающего на. неинвертирующий вход усилителя 8.

Блок коррекции угла В (фиг.3) работает следующим образом. 15

В исходном состоянии оба транзистора 9 и 10 закрыты. При переходе через нуль значения е со сменой знака, например с минуса на плюс, что соответствует положительному зна-ур чению производной Ее, триггер ll

Шмитта изменяет свое состояние и на его инверсном выходе, к которому подключена дифференцирующая цепь из емкости 12 и резистора 13, устанавлива-> ется низкий потенциал. Отрицательный импульс с этой цепочки через резистор 14 и диод 15 поступает на базу транзистора 10, который этим импульсом открывается. При этом потенциал коллектора транзистора 10 повышается, а потенциал коллектора закрытого транзистора 9 также высокий. Поэтому в точке 16 образуется положительный сигнал коррекции угла 8, который воздействует на неинвертируюь„ий вход З5 блока 4 (фиг. 1), вызывает установку иа его выходе значения + gs . После заряда емкости 12 транзистор 10 закрывается, на его коллекторе устанавливается низкий потенциал и s точке 40

16 соединения резисторов 17 и 18, подключенных соответственно к коллекторам транзисторов 9 и 10 с высоким и низким потенциалом,. устанавливается нулевой потенциал. При этом на блок

4 (фиг. 1) поступает только сигнал по инвертирующему входу.

Предложенным устройством можно измерять угол 9 только в переходных режимах работы синхронной машины с ненулевым скольжением. Погрешность измерения не превышает 5%. При.измерении B в синхронном режиме работы двигателя схема коррекции угла 6 работать не будет и сигнал (д интегра тора 4 (фиг.l)*, как было выше установлено, с течением времени будет изменяться непредсказуемым способом.

Точность определения угла 8 предлагаемым способом обеспечивается введением периодической коррекции угла, а также учетом зависимости сопротивления рассеяния обмотки возбуждения от величины тока в ней.

Предлагаемое устройство может быть применено в схемах самозапуска тихоходных синхронных двигателей под нагрузкой; имеющих входной момент, ниже номинального, при снижении напряжения сети при самоэапуске, кого да для успешного вхождения в синхрониэм требуется управление возбужде1

:нием в моменты, контролируемые по величине угла 6 . Эти синхронные двигатели применяются для привода компрессоров на предприятиях с непрерывным технологическим процессом, и отсутствие их самозапуска приводит к нарушению технологии при кратковременных глубоких пониженИях (исчезновениях питающего напряжения)

Аварийный же останов технологического процесса связан с большим матея риальным ущербом народному хозяйству.