Устройство для измерения электромагнитного момента синхронного электродвигателя

Устройство для измерения электромагнитного момента синхронного электродвигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАЙИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (II) 64997I

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.08.76 (21) 2394586/24-07 с присоединением заявки ¹ (51) Ч 1, > б О!1 3/00

Н 02К 15/00 (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень ¹ 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (53) УДК 621.313.323. .531.789.1 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Б. Е. Синдаловский и С. С. Березин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МОМЕНТА

СИ НХР0Н НОГО ЭЛ ЕКТРОДВ И ГАТЕЛЯ

ГосУдарстеенный комитат (23) П1риоритет

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение при экспериментальном исследовании электромагнитного момента в динамических и статических режимах синхронных электродвигателей с ненасыщенной магнитной системой.

Известно устройство для измерения электромагнитного момента электрической машины, содержащее дифференцирующий 10 и интегрирующий блоки, блоки умножения, сумматор и регистрирующий элемент (1).

Недостатком данного устройства является малая точность в динамических режимах работы электрической машины. 15

Известно также устройство для измерения электромагнитного момента синхронного электродвигателя, содержащее датчик

ЭДС в виде измерительной обмотки, расположенной в зоне статорной обмотки, диф- 20 ференцирующий и интегрирующий блоки, масштабирующий усилитель, два вычислительных блока с тремя входами и регистрирующими элементами, два входа одного вычислительного блока соединены с выхо- 25 дом масштабирующего усилителя и измерительной обмоткой, а два входа другого вычислительного блока — с выходами дифференцирующего и интегрирующего блоков (2). ЗО

Данное устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемой задаче.

Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная тем, что устройство не учитывает реально существующую неравномерность вращения вала двигателя в пределах оборотов.

Цель изобретения — повышение точности и расширения области применения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком вычитания с регистрирующим элементом и датчиком угловой скорости, содержащим вал, предназначенный для жесткого соединения с валом электродвигателя, и обмотку, соединенную с третьим входом одного и другого вычислительных блоков, выходы которых присоединены к блоку вычитания.

Для расширения области применения изобретения путем использования устройства для т-фазных синхронных электродвигателей при количестве статорных обмоток т)1, введено дополнительно 2(m — 1) вычислительных блоков, а между вычислительными блоками и блоком вычитания включены два сумматора.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для измерения момента электродвигателя, содержащего одну статорную обмот649971

M2(0) равна

Л,(0) = — 0,5, k — — I

3 ку; на фиг. 2 — блок-схема устройства для электродвигателя с количеством статорных обмоток более одной.

Устройство содержит резисторы 1 и 2, включенные последовательно со статорной обмоткой 3, вольтметр 4, измерительную обмотку 5, дифференцирующий блок 6, масштабирующий усилитель 7, интегрирующий блок 8, идентичные 3-х входовые вычислительные блоки 9 и 10, датчик 11 угловой скорости, блока 12 вычитания, регистрирующих устройств 13, 14, 15.

Для электродвигателей, содержащих более чем одну статорную обмотку 3, устройство включает в себя два сумматора 16 и

17 соответственно со входами «а», «б», «в» и т. д. и «к», «л», «м» и т. д. по числу статорных обмоток 3.

С помощью устройства реактивный момент определяется исходя из eiro выражения при ненасыщенном магнитопроводе (11= const)

У3 m Е 1 1 . 4ф %R 1 dik

М(0) = — 4 " — ф

2 d8 2 de

k=I и — 1

= Л, (О) — М, (О), где М(0) — реактивный момент;

М1 (0), М2(0) — составляющие реактивного момента;

11 — магнитная проницаемость материала магнитопровода;

0 — угол поворота ротора, m — число статорных обмоток 3;

k — номер статорной обмотки 3;

ik — ток k-й статорной обмотки 3;

Ч" — потокосцепление k-й статорной обмотки 3.

Прикладывая к входу блока 12 вычитания от сумматоров 16 и 17 сигналы, пропорц иональные составляющим реактивного момента, на выходе блока 12 вычитания получаем сигнал, пропорциональный реактивному моменту.

Составляющая реактивного момента

М1(0) равна:

М,(0) = — 4

%-Ч 1 d iuu

2 d9

k — 1 т — 0,5 Ъ. ik lk Нм, (2) 24

k=1

d0 где — — угловая скорость ротора, рад/с;

dl

WIk — число витков k-й статорной обмотки 3;

W2k — число витков Ьй измерительной обмотки 5;

lk — ЭДС k-й измерительной обмотки 5.

З0

55 б0 б5

Прикладывая к входам вычислительных блоков 9 и т. д., выходы которых обозначены позициями «а», «б», «в» и т, д., ЭДС измерительных обмоток, ЭДС датчика угловой скорости и напряжения резисторов, пропорциональные токам статорных обмоток, на выходе сумматора 16 получаем сигнал, пропорциональный составляющей

MI (О) .

Составляющая реактивного момента

Сигналы, пропорциональные

dlk и J lkdt, о снимаются соответственно с дифференцирующего и интегрирующего блоков 6 и 8.

Прикладывая к входам вычислительных блоков 10 и т. д., выходами которых являются позиции «к», «л», «м» и т. д., напряжения, пропорциональные интегралам ЭДС измерительных обмоток 5, производным токов статорных обмоток 3 и ЭДС датчика 11 угловой скорости, на выходе сумматора 17 получаем сигнал, пропорциональный составляющей реактивного момента М2(0).

Устройство для измерения момента двигателя, содержащего одну статорную обмотку 3 (фиг. 1), работает следующим образом.

С зажимов резисторов 1 и 2 сигналы, пропорциональные току статорной обмотки

3, подаются соответственно на входы дифференцирующего блока 6 и масштабирующего усилителя 7, одновременно ЭДС измерительной обмотки 5 прикладывается к входу интегрирующего блока 8. Вычислительный блок 9 вычисляет составляющую реактивного момента, равную произведению тока статорной обмотки 3 на ЭДС измерительной обмотки 5, деленную,на у|гловую скорость ротора — ЭДС датчика 11.

Вычислительный блок 10 подсчитывает вторую составляющую реактивного момента, равную произведению производной тока статорной обмотки 3 и интеграла от

ЭДС измерительной обмотки 5, деленному на ЭДС датчика 11.

Реактивный момент, равный разности двух составляющих, вычисляется в блоке

12 вычитания, на вход которого подаются выходные сигналы непосредственно с вычислительных блоков 9 и 10.

Реактивный момент М(0) и его составляющие М1(0) и М2(0) регистрируются соответственно элементами 14, 15 и 13.

64997!

Напряжение на статорной обмотке 3 контролируется вольтметром 4.

Устройство для измерения момента двигателя, содержащего несколько статорных обмоток 3 (фиг. 2), работает аналогично устройству, описанному выше. Сигнал, пропорциональный первой составляющей момента, снимается с сумматора 16, на входы которого «а», «б», «в» и т. д. поступают сигналы от вычислительных блоков по функциям, аналогичным вычислительному блоку 9. Сигнал, пропорциональный второй составляющей момента, снимается с сумматора 17, на входы которого «к», «л», «я» и т. д. поступают сигналы от вычислительных блоков по функциям, аналогичным вычислительному блоку 10.

Реактивный момент вычисляется в блоке

12, на входы которого подаются сигналы с сумматоров 16 и 17.

Масштабирование выходных сигналов вычислительных блоков 9 и 10 производится с помощью заданных постоянных,напряжений, приложенных к входу этих блоков.

Настройка дифференцирующего и интегрирующего блоков 6,и 8 производится эталонными синусоидальными сигналами.

При настройке с помощью масштабирующих усилителей, входящих в эти блоки, добиваются, чтобы величины напряжений входа и выхода интегрирующего блока 8 были одинаковы, а входное напряжение дифференцирующего блока 6 в r раз превышало его выходное напряжение (r — сопротивление резистора 1, напряжение которого прикладывается к входу дифференцирующего блока 6).

Настройка масштабирующего усилителя

7 производится с помощью постоянного. или синусоидального эталонных напряжений.

Входное напряжение масштабирующего усилителя 7 в r< раз должно превышать его выходное напряжение (r> — сопротивление резистора 2, напряжение которого прикладывается к входу масштабирующего усилителя 7). В .изобретении исключена составляющая погрешности измерения, 5

Зо

45 обусловленная неравномерностью вращения ротора двигателя в пределах оборота, и расширены технические возможности устройства, поскольку выходные сигналы могут быть либо зарегистрированы регистрирующими элементами, либо введены в другие вычислительные устройства с целью автоматизации измерения.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения электромагнитного момента синхронного электродвигателя, содержащее датчик ЭДС в виде измерительной обмотки, расположенный в зоне статорной обмотки, дифференцирующий и интегрирующий блоки, масштабирующий усилитель, два вычислительных блока с тремя входами и регистрирующими элементами, два входа одного вычислительного блока соединены с выходом масштабирующего усилителя и измерительной обмоткой, а два входа другого вычислительного блока — с выходами дифференцирующего и интегрирующего блоков, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, устройство снабжено блоком вычитания с регистрирующим элементом и датчиком угловой скорости, содержащим вал, предназначенный для жесткого соединения с валом электродвигателя, и обмотку, соединенную с третьим входом одного и другого вычислительных блоков, выходы которых присоединены к блоку вычитания.

2. Устройство по п. 1, о тл и ч а ющ ее с я тем, что, с целью расширения области применения на m-фазные синхронные электродвигатели, введено дополнительно 2(m — 1) вычислительных блоков, а между вычислительными блоками и блоком вычитания включены два сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 342093, кл. G 011 3/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 334495, кл. G 01L 3/00, Н 02К 11/00, 1970.

649971

Р 2. 2

Составитель В. Никаноров

Редактор Б. Герцен Техред А. Камышникова Корректоры: P. Беркович и И. Позняковская

Заказ 94/4 Изд. Мз 188 Тираж 1089 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2