Устройство для косвенного контроля направления вращения электрической машины

Устройство для косвенного контроля направления вращения электрической машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

Союз Советскик

Социапмстическмк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 16. 07. 79 (21) 2798884/24-07 (5! )М. Кл. с присоелинением заявки М

Н 02 К 11/00 Ъоударотминмй комитет

СССР (23) Приоритет по делам кзаоретеввй и открытнй

Опубликовано 07. 12.81. Бюллетень .Р1а 45

Дата опубликования описания 09.12.81 Л 621.313 (72) Авторы изобретения

М. N. Бабаев, И. 3. Скрыпин и В. Б. Фи ельштейн

Харьковский институт. инженеров железнодорожного транспорта им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ.КОСВЕННОГО КОНТРОЛЯ

НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МАШИНЫ

Изобретение относится к электротехнике.

Известно устройство косвенного контроля направления вращения электрической машины, содержащее трехфазный источник высокой частоты малой мощности, предназначенный для подключения к обмотке статора электрической машины, датчики магнитного поля в виде измерительных катушек, смещенных одна относительно другой на задан-тО ный угол, измерительная схема в виде фазового детектора, подключенного к блоку индикации Е17

Недостаток устройства — сложность, 15 обусловленная необходимостью использования дополнительного высокочастотного источника и ряда измерительных катушек.

Известпо также устройство для конт20 роля направления вращения электрической машины, содержащее датчик магнит" ного поля, размещенньвт на внешней, например, боковой поверхности электрической машины,.и соединенный с.измерительной схемой, подключенной к входу блока индикации l27.

Данное техническое решение наиболее близко к изобретению по технической сущности и достигаемому результату, однако оно обладает малой достоверностью определения направления вращения, так как возможны ложные показания из-за наводок при отсутствии питания машины.

Цель изобретения — повышение достоверности определения направления вращения.

Для этого измерительная схема выпол" нека в виде блока сравнения, задающего блока и порогового элемента, а блок, индикации снабжен вторым управляющим входом, при этом датчик магнитного поля подключен к одному из входов блока сравнения и к управляющему входу блока индикации, к другому входу бло ка сравнения подсоединен эадающий

3 8882 блок, а выход блока сравнения подключен к входу порогового элемента.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 — распределение внешнего магнитного поля при двух наS правлениях вращения.

Устройство содержит электрическую

"машину 1, инцуктилный датчик 2 магнитного поля, блок 3 сравнения, задающий блок 4, пороговый элемент 5, блок ин- 1р дикации 6, усилитель 7.

Физическая сущность изобретения основана на том, что при существующей технологии изготовления электрических машин магнитопровод их имеет явно выраженный анизотропных характер. Электротехническая сталь, из которой изго товляется магнитопровод, обеспечивает наибольшее намагничивание в направлении оси прокатки и наименьшее в пер-,Е пендикулярном направлении. Поэтому уровень внешнего магнитного поля рассеяния периодически изменяется по угловой координате на одинаковом радиальном удалении от поверхности машины.

При измерении внешних переменных магнитных полей реальных электрических машин (асинхронных двигателей) установлено, что в некоторых точках пространства внешнее магнитное поле существенно изменяется по величине при изменении направления вращения.

При угловой координате порядка 180 и правом направлении вращения напря35 женность внешнего магнитного поля составляет около 0,5 относительных единиц, а при левом направлении вращения напряженность внешнего магнитного поля в тех же точках возрастает вдвое и достигает допустимого предела.

Сущность указанного явления можно объяснить, если учесть асимметрию обмоток реальной электрической машины с и анизотропию магнитопровода в их со43 вокупности. Та или иная степень асимметрии обмотки всегда имеет место в реальной электрической машине. Она создает пульсирующую составляющую магнитного поля, которая определенным образом, в соответствии с асимметрией, ориентирована относительно направления прокатки, т.е. относительно оси наибольшего намагничивания. После изменения направления вращения пульсирующая составляющая М.Д.С. зеркально отображается относительно оси непереключаемой фазы и ее ориентирование по отношению к оси прокатки изменяется.

86

Если ось прокатки не совпадает с осью непереключаемой фазы, то при этом изменится как направление пульсации, так и ее амплитуда. Произойдет пере-. распределение уровней напряженности внешнего магнитного поля эчектрической машины.

Работает устройство следующим образом.

На вход блока сравнения 3 с блока 4 подается сигнал, соответствующий определенному (выбранному произвольно) направлению вращения электрической машины l.

При вращении электрической машины 1 на второй вход блока 3 сравнения поступает сигнал с выхода индуктивного датчика.2, и в случае соответствия поступаемого с датчика 2 сигнала сигналу, выдаваемому задающим бЛоком 4 с выхода блока 3 сравнения, поступает сигнал на пороговый элемент 5, который переводится в другое устойчивое состояние и выдает информацию на блок 6 индикации о соответствующем направлении вращения электрической машины. Если же с выхода индуктивного датчика 2 на вход блока 3 сравнения поступает сигнал, не соответствующий направлению вращения, заданному задающим блоком 4, то пороговый элемент 5 остается в исходном состоянии и на блоке 6 индикации появляется информация об обратном направлении вращения. Для того, чтобы исключить ложную информацию об обратном направлении вращения при неработающей машине,, на управляющий вход блока 6 индикации подается сигнал от индуктивного датчика 2 через усилитель 7.

Благодаря этому блок 6 индикации выдает информацию о направлении вращения только при наличии сигнала на вывыходе индуктивного датчика 2.

Устройство не следит за изменением напряжения питания двигателя, так как в этом нет необходимости.

Согласно экспериментальным данным изменение уровня магнитного поля электрической машины при изменении ее направления вращения достигает двух-и даже в некоторых случаях трехкратной величины.

Следовательно, чтобы устройство выдало ложную информацию о направлении вращения, необходимо при том же направлении вращения изменить напряжения питания электрической машины в два или даже в три раза, что практи88 чески нереально, так как такие колебания напряжения питания недопустимы (,двигатель перестанет выполнять свои функции и отпадет необходимость в определении его направления вращения) .

Задаюший блок 4 представляет собои аналоговое устройство задания установок с двумя воэможнымн напряжениями на выходе: соответствующее большему уровню магнитного поля машины; соответствующее меньшему уровню магнитного поля машины.

Как указано в материалах изобретения, воздействие на задающий блок 4 осуществляет оператор, который измеря ет уровни магнитного поля машины при различных направлениях вращения и в зависимости от полученного результата устанавливает переключатель в требуемое положение блока 4. Так как то или иное направление вращения электрической машины связано с определенным порядком чередования фаз, то следователь но, оператор своим воздействием на эадающий блок 4 приводит работу последнего к строго определенному чередованию фаз в сети. Хотя задающий блок 4 и не связан непосредственно с источником питания электрическсй машины, он запоминает порядок чередования фаз (примем условно АВС), так как выдает на блок 3 сравнения сигнал, соответствующий именно этому порядку чередования фаз. При какой-то другой возможной комбинации порядка чередования фаз (примем условно ВСА) уровень магнитного поля машийы в точке измерения окажется равным уровню поля при порядке чередования фаз АВС, а машина при этом будет вращаться в противоположном направлении и, как результат, устройство выдаст ложную информацию о направлении вращения.

Рассмотрим возможные случаи возникновения такой ситуации.

При нормальной работе электрической машины ее реверс осуществляется при помощи специальной коммутирующей аппаратуры (чаще всего реверсивных магнитных пускателей), которые осуществляют изменение чередования фаз в цепях питания электродвигателя.

Известно, что такие устройства позволяют выдавать две возможные комбинации чередования фаз, соответствующие прямому и обратному направлению вращения (например, АВС и АСВ), которые вначале и были проверены оператором. Следовательно, при нормаль8286 б ной работе коммутирующей аппаратуры неблагоприятное для работы устройства сочетания порядка чередования фаэ (ВСА) получить невозможно.

Такое сочетани фаз может возникнуть в двух следующих случаях: при выходе из строя коммутирующей аппаратуры и ее замене; при повреждении и ремонте питающего фидера, а также пеМ реключении с одного фидера на другой (такой случай мало вероятен, так как при этом порядок чередования фаз обязательно сохраняется).

Тем не менее, и первый и второй

15 случай следует отнести к аварийным режимам, связанным с перебоем питания электрической машины, что не останется без внимания .оператора и он, в случае необходимости, введет

20 поправку в задающий блок 4, переключив его переключатель в соответствующее положение, и зафиксирует новый порядок чередования фаз.

Следует отметить, что оператору не нужно определять истинный порядок чередования фаз, так как он может ориентироваться по положению переключателя в задающем блоке 4, блоку 6 индикации и требуемому направлению

30 вращения. электрической машины. В случае необходимости функцию оператора (при изменении порядка чередования фаз в аварийных режимах) может выполнить пороговый элемент 5 и фазоуказатель, установленные в задающем блоке 4 и соединенные с источником питания электрической машины, которые внесут соответствующую корректировку в задающий блок 4 при появлении в сети неблагоприятного (ВСА) чередования фаз, что повлечет за собой незначительное усложнение схемы устройства. Однако ввьду малой вероятности возникновения такой ситуации вводить автоматическое слежение за чередованием фаз в сети в данном устройстве нецелесообразно.

Таким образом, задающий блок 4 осуществляет косвенное запоминание (посредством оператора) установленного порядка чередования фаэ в сети и при аварийных ситуациях при повтор-. ном воздействии оператора вносит коррективы в работу устройства.

Введение в измерительную схему поSS рогового элемента 5, задающего блока 4 и блока 3 сравнения, а также новой. связи между датчиком 2 и управляющим входом блока 6 индикации позволяет

888286 8 элемента, а блок индикации снабжен вторым управляющим входом, при этом датчик магнитного поля подключен к одному из входов блока сравнения и к

% управляющему входу блока индикации. к другому входу блока сравнения подсоединен задающий блок, а выход блока сравнения подключен к входу порогового элемента.

Формула изобретения

Устройство для косвенного контроля направления вращения электрической машины, содержащее датчик магнитного поля, размещенный на внешней, например, боковой поверхности электрической машины, и соединенный с измерительной схемой, подключенной к azoвходу блока индикации, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности определения направления вращения, измерительная схема выполнена в виде блока сравнения, задающего блока и порогового повысить достоверность определения ,направления вращения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CILIA I1 3943504, кл. 340-271, 1976.

2. Скрынин И.3. и др. Об изменении внешнего магнитного поля электричес-. ких машин при изменении направления вращения, "Электротехника", 1979, 9 3, с. 40.

888286

Составитель В. Никаноров

Редакто Т. К зне ова Тех ед А.Савка Ко е кто

2 Y И РИ 2

Заказ 10739718 Тираж ?3,3 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

l1o делам изобретений и открытий

113035> Иосква Z(-35, Раушская наб. д. 4 5

Филйал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 0