Способ определения электромагнитнной постоянной времени якорной цепи электродвигателя постоянного тока

Способ определения электромагнитнной постоянной времени якорной цепи электродвигателя постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Соки Соевтскме

Соцмалмстмческме

Респубпмм

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АЭТЬРСКОМУ СВИДВЛДЬСТЮУ

111 608232 (61) Дополнительное и авт. свил-ву (22) Заявлено 29.12.75 (21)2305674/07

2 (51) M. Кл.

Н 02 К 15/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.05,78, Бюллетень №19 (45) Дата опубликования описания 27.04.78

Государственный кометет

Совете Меюктрае СССР ее делам нзобретееей и етерытей (53) УДКВ21.313.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

В, Л. Соседка, Л. Ф. Кэломэйпева и С. А, Харитонов

Днепропетровский горный институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ

ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ЯКОРНОЙ 11ЕПИ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится к области измерительной техники.

Изобретение может быть использовано дпя опредепения электромагнитной постоянной времени Т якорных цепей врашаюшихЭ ся машин постоянного тока. Точное определение электромагнитной постоянной времени

Тя необходимо знать при наладке промышленных систем регупирования с цепью достижения этими системами оптимапьных режи- )p мов.

Известны способы опредепения эпектромагнитной постоянной якорной цепие основан» ные на анализе осциплограмм на неподвижной машине 11).

Известны способые основанные на анапи-. зе осциппограмм на врашающейся машине f2)

При реализации первого способа необходимо на неподвижный двигатепь с обесточенной обмоткой возбуждения подать на- 20 пряжение от независимого источника и проинтегрировать разность между входным сигнапом (напряжением, подаваемым на якорь двигателя) и выходным сигналом (током якорной цепи). 25

Однако дпя него характерна низкая точность определения Т- за счет того, что инЭ дуктивное сопротивление якорной цепи при отключенном возбуждении на 20-40% меньше, чем при включенном возбуждении. Спедоватепьно, на стопько же измеренное значение Т будет отпичаться от истинного, Тэ (истинной Т считаем Т, которая характериэ зует переходные процессы в машине с подкпюченной обмоткой возбуждения, т. е.3.е s которая опредепяет переходной процесс).

Невозможно опредепение постоянной времени, нестационарных звеньев, например, если якорь двигателя попучает питание тиристорного ипи ртутного выпрямителей. В этом случае в начапе процесса нарастания тока наблюдается режим прерывистых токов.

Известно, что в режиме прерывистых токов эпектромагнитиая постоянная времени, обуоповпенная индуктивностью якоря, исчезает.

Еспи же режим прерывистых токов занимает только часть кривой разгона, это также ие позводяет применять предпоженный способ, так как порченное значение Т будет отие сено ко всему диапазону изменения тока. б 082 3

Если режим прерывистых токов составляет поповину всего изменения тока, измеренная электромагнитная постоянная времени умень-. шается в два раза по сравнению с истинной.

Имеется вероятность создания аварийных режимов: а) двигатепь при .маном статическом моменте за счет остаточного магнитного тока может пойти в разнос; б) может быть испорчен коппектор н могут подгореть щетки, так.как дпя опредепения Т. ток обычно изменяют от нуля до номинального.

Способы, основанные на анализе осцип пограмм на вращающейся машине, устраняют все принципиапьные недостатки, присущие способам, основанным на анапиэе осциппограмм. на неподвижной машине.

По этим способам опредепяют характерные точки на осциппограмме тока. Например, разбивают. ocr времени на равные ннтервапы, длиной Ь и находят. пюбые три .рядом стоящие ординаты Z, Х, Х» Затем определяют отношение токов !Х, >gal

/ и путем соответствующих расчетов опреде- 25 пяют Тэ.

Однако процесс опредепения Т>, связан иый с необходимостью снятия осциппограмм, нахождением на этих осциппограммах характерных точек и проведением расчетов, дпи- 30 тепен.

Точность опредепения Т невысокая, так как испопьзуют топько нескопько характерных точек из осциппограмм, что приводит к потере информации, поскопьку 7 опреде- Зз пяется всей осциппограммой тока.

Кроме того, определение параметров уравнения (эпектромагнитной постоянной) по его решению (осциппограмме тока) относится к спабо корректным задачам: маним ошибкам в опредмении характерных точек соответствуют большие ошибки в опредепении постоянных времени;

При проведении расчетов необходимо йопьзоваться справочными кривыми ипи стра 5 ить графики, что неудобно. Автоматизация расчетов затруднитепьна, так как спожно опредепять характерные точки и вводить справочный материап. Невозмсисио опредепеиие Т при щюизвопьном напряжении сигнапа, 3 подаваемого на якорь двигатепя, а также опредвпение Т. на отдепьных участках кривой разгона, т. е. невозможно опредепить Т иестационарных orr

Такой способ позволяет по осциппограм ме токаД(4 ) и скорости И(1)от времени, снятой при подаче скачка напряжения преобразователя на вращающийся двигатель без применения номограмм, выпопняя лишь расчеты по простым формулам, определить постоянную Т .

Этот способ является наиболее близким к предпоженному по технической сущности.

По сравнению со способом (2)этот спо, соб характеризуется меньшей ошибкой, так как электромагнитная постоянная времени опредепяется всей кривой переходиого процесса.

Недостатками этого способа явпяются: длительность времени определения Т ; связанная с обработкой осциллограмм сложность применения автоматизации расчетов, так как необходимо определять производную тока по времени; невозможно определение

Т на участке кривой разгона, так как принято, что процессы, протекающие в двигатепе, описываются линейными дифференциальными уравнениями, т. е. исключается режим прерывистых токов и изменение индуктивного сопротивпения двигатели от тока двигате пяе

Однако способ обпадает недостаточной точностью особенно в режиме прерывистых токов, так как не учитывается непинайное изменение индуктивных сопротивлений от тока двигатепя и на конечном результате существенно сказывается форма входного сигнапа, Бепью изобретения явпяется повышение точности определении эпектромагнитной постоянной времени Т якорной цепи эпектродвигатепя.

Это достигается тем, что.по предпоженному способу задают начапвное 3„ конечное3„значения тока-якоря, формируют сит нап,- равный разности напряжения якоря и сигнапов, пропорциональных току якоря и скорости эпектродвигатепя, интегрируют эту разность, иэмерьпот напряжение АU, пропорциональное интегралу разности замеренных сигнапов, а искомую вепичину постож ной времени находят по формупе

KwU к и где R — активное сопротивление якорной цепи

Х - масштабный коэффициент,.

Известен также способ определения поо тоянной времени f якорной цепи эпектродви- <>

3 гатепя постоянного тока, включающий камере

Переходные процессы в двигателе описы веются спедующим уравнением

ОВЕ+ IR |,— 1

° 41

8t

H) 609232

Где М,Ь -активное сопротивление и индуктивность якорной иеии;

0 — приложенное к якорю напряжение;

F — ЭДС двигателя.

Интегрируя уравнение (1), получим а

f (.v-е- X )a

Ф. 1 гдеДк начальное знач ние тока, соотве1 .

1О ствуюшие началу процесса интегрирования 4j

ЗК -конечное значение тока, соответствуюшее концу процесса интегркрования при1 t >.

Решая уравнение (2) относительно Т, по кучаем

J (U- E-1R) 8t э

1к н где Т. " д -.Электромагнитная постоянная времени якорной цепи. Дпя определения Т необходимо иметь сигналы, пропорциональные ,U, F,1 Я взятые с соответствуюшими масш25 табами. Сигналы, пропорциональные U,,2 Я можно непосредственно снять с двигателя, сигна и, пропорциональный E можн о снять с тахогенератора. Последовательность операции при определении Т спедуюшая: проводят маозп

;штабировакие интегрируемых сигналов, устанавливают Разность начального.ЛКи конечного значений токов, что определяет диапазон дпя измерения Тэ,по произвольному закону (можно и скачком) изменяют питающее входное) напряжение до установившегося значения. Подают на вход прибора сигналы, пропорционапьные входному (питакхцему) и выходному (пропорциональные току) напряжения двигателя. Напряжение, пропорциональное оборотам двигатепя, снимают с тахогенератора. Интегрируют разность между входными напряжениями инапряжениями,пропорциональными току и оборотамдвигателя.

Значение эиектромагкитной постоянной времени поиучают ка выходе интегратора.

На чертеже схематически изображено устройство, реапизукииее предцоженный способ.

Устройство состоит из электродвигателя 1, тахо генератора 2, сумматора - интегратора 3, перекпючатепя 4, масштабного блока 5, показывающего прибора 6, репейного блока 7, церекпючатепя S, peaeOHoro 6noKs 9, р 10 as» „ мыкаюшего ключа 11, размыкающего кпюча 12 и резисторов 13-15.

Первая операция - масштабирование. Чтобы ошибка в опредепенни была минимаш кой, необходимо все сигналы выставить с одинаковыми коэффициентами (масштабами)пропорциональности. Сама величина козф фициента пропорциональности не играет роли, так как Т оиредепяется как частное.

От деления по выражению (3).

Масштабы U,Е ЗРоиределяются таким образом, чтобы величина сигнала U отклонила стрелку показывающего прибора 6 на всю шкапу, а сумма сигналов 6нЗРбыиа равна и противоположна сигнапу О, т.е. чтобы в установившемся режиме BbIIIoIIHIIIIocb соотношение: 0" И 3@=0

При проведении масштабирования ка вход исследуемо о электродвигателя 1 ио» дается напряжение О от постороннего источника. Двигатепь начинает вращаться. С зиектродвигатепя 1 на вход устройства подаются три сигнала: один сигнал пропорционален прнпОженкОму напряжению к якО рю двнгатепя - вход Ц; второй сигиап пропорционален оборотам двигатепя — вход

Е; третий сигкап пропорционаиеи току дввгатепя — вход,Я. Сигнаи Е может сниматься с тахогенератора, сигнап 3R - с шунта ипи добавочного еопротивпекия якорной цепи. Когда обороты двигатепя достигнут установившегося режима, необходимо произвести масштабирование, т. е. выставить коэффициенты передачи по входам U, Е 3 . Япя этого сумматор - интегратор 3 переключателем 4 (положение Х ) переводят в режим суммирования и, изменяя коэффициент передачи масштабного блока 5 по входу(из= менение коэффициента передачи осуществляет ся резистором .13), добиваются откпонекия стрелки показываккпего прибора 6 на всю шкапу. Затем опредепяют коэффициент иере» дачи по входу Е, предварительно найдя коэффициент пропорцконапькости между напряжением тахогенератора и напряжением, подаваемым на вход двигатепя. Изменение коэффициента передачи ио входу Е осушествпяется резистором . Й бе

Так как сигналы Ц и K. ПротнвОпОпОжны ПО знаку, оставшееся напряжение сумматораинтегратора 3 необходимо компенсировать сигкапом р Я,изменив резистором 14 коэффициент передачи по входу 3R.

QsIIee спедует в том же масштабе откалибровать все величины, входящие в знаменатель. Так как нам .известен сигнап хОпОстОГО хОда и известнО, на скОпькО ge пений откпокииась стрепка показывающего прибора 6 от этого сигнала, то, эадавшнсь начальным значением тока3,, определяем в том же масштабе порог срабатывания ре,пейноГО блока 7. Д.пи этОГО перекпючатепь

8 переводим в режим капибровки (положение K) и, изменяя напряжение питания

U откпоняем стрелку показывавшего при5.Н.1 . бора на нужное чнспо делений. После этого

608232 прибор по каналу 0 откапиброван и переключатель 8 переводится в режим работы (положение P). Аналогично производят калибровку порога срабатывания релейного блока 9 по каналу Ц (переключатель 10 в положении К) задаются конечным значением

1 тока 3,,изменяют напряжением питания U стрелка иоказьпьающего прибора отклоняется на нужное количество делений.

Вторая операция — измерение. Переключатели 8 и 10 переводят в положение работа (положение Р)., а переключатель 4 в положение Lt.Îòêllþ÷àþr двигатель 1 от напряжения до полной его остановки. Затем по произвольному закону (можно и скачком) изменяют питающее напряжение до установившегося значения. Нпя обеспечения минимальной ошибки желательно питающее напряжение изменять goU„,при котором npc"n,оходит калибровка. При подаче напряжения на, двигатель появляется динамический ток (сигнал

gR) g начинак т расти обороты (появляется сигнал L), Разность сигнаповУ-Е-Зйинтегрируется в течение времени ht=t -, Время Ф соответствует началу рабочего участка в

25 определении Т . Начало рабочего участка определяется величиной 3„Ê(— начальный ток при определении T ). Время ф соответствует концу рабочего участка. Конец рабочего участка определяется величиной

1»R(»- конечный ток ири определении Т ).

Таким образом, при достижении током двигателя значения 3„ интегратор включает я, а при достижении значения Д„выключается.

При такой работе схемы время интегрирования 44 составляет произвольную величину

Начало интегрирования определяется появлением сигнала на выходе репейного блока

7, в качестве которого может быть ис попьэован усилитель с положите пьной обра Р 4() ной связью. Репейный блок 7 имеет два входа:ц н "задающий блок и 3R-вход, определяемый текущим значением тока. Когда напряжениеЛР достигает величины Ц,на выходе репейного блока 7 появляется напряже-4g ние и срабатывает замыкающий ключ 11.

Интегратор «сумматор 3 начинает процеСс интегрирования функции О Е 3R.

Конец интегрирования определяет:я появлением сигнала на выходе релейного бпо ка 9, в качестве которого может быть использован усилитель с положительной обратной связью. Репейный блок 9 имеет два

Bxog8 0 „- .- адающий Bxog H Bxog J R Kol да напряжение 3к достигнет величины О. к, над выходе релейного блока 9 появляется напряжение и срабатывает размыкающий ключ

12. Срабатывая, размыкающий ключ 12, отключает интегратор - сумматор 3 от масштабного блока 5, и процесс интегрирования бп заканч;..вается. Если выполнить операцию деления и казаиия показывающего прибора 5 иа диапазон изменения динамического тока от 3, до 3 т. е. выполнить деление согласно выражению (3), получим величину Т

Таким образом, с помощью предложенного способа можно определять электромагнитные постоянные времени на вра)дающемся двигателе. Это значительно сокращает время наладки промьпиленных систем регулирования и позволяет на этих системах добиться оптимапьного режима работы за более короткий срок эксплуатации. Кроме того, по срав- . нению с известным, предложенный способ обладает следующими преимуществами: повышается точность определения постоянных времени за счет учета изменения индуктивного сопротивления якорной цепи при включении тока возбуждения;возможно определение постоянных времени нестационарных звеньев; исключается возможность создания аварийных режимов.

Формула изобретения

Способ определения электромагнитной постоянной времени якорной цепи эпектродвигатепя постоянного тока, включающий измерения напряжения, тока якоря и скорости элект родвигателя, масштабирование измеренных сигналов и вычисление искомой величины, о т и и ч а ю шийся тем, что, с цепью повышения точности, задают начальное J„ и конечное Д» значения тока якоря, формируют сигнал, равный разности напряжения якоря и сигналов, пропорциональных току якоря и скорости электродвигателя, интегрируют эту разность, измеряют напряжение Ь U, пропорциональное интегралу разности эамеренных сигналов, а искомую величину постояной вре.мени находят по формуле где к — активное сопротивление якорной цепи; масштабнь|й коэффициент.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Ж 166541, кп. 5 05 В 23/02, 1962.

2. Ямпольский ll. С. и gp. Определение динамических параметров эпектропривода

Ф I/ постоянного тока, М„Энергия 1971, с. 14-20.

3. Еланчик Б. И, Экспериментальное определение динамических параметров привода постоянного тока "Эпектротехнич.".;ая промышленность", вып. 7, серия "Электро привод, 1 971, с. 21-23.

608232

Составитель В. Никаноров

Редактор E. Кравцова Техред Э. Чужи» КорректорС. Ямалова

Заказ 2813./37 Тираж 892 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета Совета Министров ССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. d/5

Cion«a» ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4