Устройство для измерения частоты вращения электрических машин

Устройство для измерения частоты вращения электрических машин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ссноз Советских

Социалистических

Республик

»»907440

ОПИСЛНИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 11.07.80 (21) 2956530/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51) М. Кл.

g 01 P 3/48

Ваудврстинньй квинтет

СССР ае двлзи нзабрвтеннй и вткрытхй

©"Ó6 K0 H0 23,02.82. Бюллетень Юю7 (ДД) )/Д (531.771 (088.8) Дата опубликования описания 26.02.82 (72) Авторы изобретения

В. Н, Потапов и А. Д. Серебряков

Рижский Краснознаменный институт инженеров .гражданской авиации

/ "Ъ им, Ленинского комсомола

1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ

ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Изобретение относится к измерению скорости электрических машин и может быть использовано в различных блоках измерения частоты вращения электроагрегатов, например, в системах диагностирования и.автоконтроля. .Известны устройства для измерения частоты вращения электрических машин, включающие датчик пульсаций фильтра и щдикатор (1$

Недостатком этих устройств является узкий диапазон измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее датчик пульсаций, полосовой резонансный фильтр с регулируемой частотой резонанса, блок формирования управляющего напряжения, пропорционального частоте вращения машины и частотомер (21

Недостатком известного устройства является невозможность измерения частоты вращения широкого класса электрических машин, например, асинхронных электродвигателей.

Бель изобретения — повышение точности измерения в широком диапазоне изм ен ения час то ты в ращения ас инхронных электродвигателей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен режекторный фильтр, включенный между датчиком пульсаций и полосовым фильтром, а блок формирования управляющего напряжения выполнен в виде двух усилителей-ограничителей и фазочувствительного выпрямителя, причем вход первого усилителяограничителя подключен к источнику питания электрической машины, вход второго усилителя-ограничителя подключен к датчику пульсации, выходы усилителей ограничителей подключены к входам фазочувствительного выпрямителя, выход

20 последнего со входом управления полосового резонансного фильтра.

Как известно в спектре пульсаш и напряжения (тока) электрических машин з 907440 постоянного и переменного тока (в том числе и асинхронных) содержится большое количество составляющих, частота которых кратна частоте вращения машин, что дает возможность использовать их в качестве сигнала последней. Так как амплитуда отдельных составляющих спектра пульсаций соизмерима по величине, то достоверное определение частоты вращения путем измерения частоты укаэанных составляющих связано с применением перестраиваемых полосовых фильтров.

Например, в известном устройстве используется одноэвенный полосовой резонансный фильтр, а управляющий перестройкой фильтра сигнал формируется в виде напряжения, пропорционального отношению напряжения на якоре и обмотке возбуждения машины. Поскольку пропорциональность указанного сигнала частоте вращения сохраняется лишь у машин постоянного тока независимого и параллельного возбуждений, то это и ограни !ивает область применения известного устройства указанными машинами и не позволяет использовать для измерения частоты вращения асинхронных электродвигателей, которые находят широкое применение в народном хоэяйс тве.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения частоты вращения электрических машин.

Устройство состоит из датчика 1 пульсаций напряжения, режекторного фильтра 2, полосового резонансного фильтра 3 с регулируемой частотой резонанса, частотомера 4, блока формирования управляюшего напряжения, включающего два усилителя-ограничителя 5 и 6 и фазочувствительный выпрямитель 7.

В устройстве блок формирования управляющего напряжения выполнен в виде измерительного преобразователя сдвига фаз между напряжением питания и током асинхронного электродвигателя.

Иэ теории электрических машин извсстно, что с изменением частоты вращения ротора асинхронной машины, а следовательно и скольжения, угол сдвига фаз между напряжением и током первичной обмотки изменяется (с увеличением частоты вращения фазовый сдвиг увеличивается, и наоборот).

Зав!!симость между частотой вращения ротора и и углом фазового сдвига в общем случае нелинейная. Однако в рабочем диапазоне изменения частоты вращения ротора, соответствующем изменению скольжения от 1,5 + 2 до 6 + 8",о, как!

Зо

55 показывают эксперименты, проведенные на ряде асинхронных двигателей про мышленного и авиационного типа, а также зависимости coSY = Я (S) построенные при помощи круговых диаграмм, нелинейность между и и углом 9 не превышает 2 + 3%.

Следовательно, замеряя сдвиг фаз между первичными напряжением и током, можно судить о частоте вращения ротора, а формирование управляющего сигнала в виде напряжения, пропорционального сдвигу фаз между напряжением питания и током электродвигателя позволяет осуществлять перестройку полосового резонансного фильтра таким образом, что в полосе его пропускания находится только выбранная гармоника спектра, например, зубцовая.

Для реализации операции преобразования сдвига-фаз между напряжением и током электродвигателя в предлагаемом устройстве используется фазочувствительный выпрямитель 7, постоянство амплитуд сигналов тока и напряжения на входе которого обеспечивается с номощью соответствующих усилителей-ограничителей 5 и 6.

В качестве датчика 1 пульсаций целесообразно использовать шунт амперметра в цепи обмотки электродвигателя, поскольку снимаемое с него напряжение содержит и сигнал пульсаций, и сигнал тока.

С целью обеспечения нормальной работы перестраиваемого фильтра между ним и датчиком пульсаций включен режекторный фильтр 2, не пропускающий составляющую с частотой сети.

Таким образом, настоящее устройство обеспечивает возможность измерения частоты вращения асинхронных электродвигателей с высокой точностью и в широком диапазоне ее изменения. B свою очередь обеспечение указанной возможности обуславливает упрощение процесса измерения эа счет исключения необходимости демонтажа и частичной разборки контролируемых электродвигателей (с целью доступа к вращающимся частям и использования стробоскопического метода измерения частоты вращения), ибо большинство асинхронных электродвигателей, встроенных таходатчиков не имеет, а другие методы измерения частоты вращения не обеспечивают требуемой точности. Это в конечном итоге дает возможность суIILecòâåííо cîêðàTHòü затраты >lë пр. !!де!!ис. ко!!тро!)я ч 3(теть! еiрл!!!Рп(!а г!г к T907440 б пульсаций тока и резонансным фильтром, а блок формирования управляющего напряже ния выполнен в виде двух усилителей-ограничителей и фазочувствительного выпрямителя, при этом вход первого усилителя-ограничителя подключен к источнику питания электрической машины, вход второго усилителя-ограничителя подключен к датчику пульсаций тока, выходы усили10 телей-ограничителей подключены к входам фазочувствительного выпрямителя, выход которого подключен к регулирующему входу полосового фильтра. родвигателей, например, при оценке технического состояния электрооборудования различных объектов, в частности, самолетов, число асинхронных электродвигателей в оборудовании которых достигает

30 — 40 единиц.

Ус тройс тво для изм ерения час то ты вращения электрических машин, содержащее датчик пульсаций тока, полосовой регулируемый резонансный фильтр, блок формирования управляющего напряжения t5 и частотомер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений в широком диапазоне изменений частоты вращения асинхронных двигателей, в устройство введен режекторныйщ фильтр, включенный между датчиком

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 162227, кл. 6 01 P 3/48, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

N199978,,кл. 6 01 Р 3/48, 1966 (прототип).

Составитель Е. Швецов

Редактор А. Шандор Техред E. Харитончик Корректор М. Пожо, Заказ 58 1/52 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4