PL68189B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 15.XI.1973 68189 KI. 21d3,2 MKP H02K3/26 Twórca wynalazku: Tadeusz Kurowski Wlasciciel patentu: Politechnika Wroclawska, Wroclaw (Polska) Urzadzenie do pomiaru momentu uzytecznego oraz rejestracji charakterystyki mechanicznej silników asynchronicznych Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do pomiaru momentu uzytecznego oraz rejestracji charakterystyki mechanicznej silników asynchronicznych lub maszyn przez nie napedzanych, zwlaszcza w warunkach eks¬ ploatacyjnych.Znane urzadzenia do pomiaru momentu uzytecznosci silników pracujacych w stanach statycznych stanowia hamownie z hamownicami pradu stalego lub przemien¬ nego. Podczas pomiarów momentu w stanach statycznych i dynamicznych uzywa sie przetworników momentu o róznych zasadach dzialania, instalowanych pomiedzy walami badanego silnika i maszyny obciazajacej, a wy¬ posazonych w aparature elektroniczna odczytujaca lub rejestrujaca wartosc momentu.Pomiary na hamownicach wykonuje sie w celu wy¬ znaczenia charakterystyki mechanicznej — zwlaszcza jej statycznej czesci. Stosowanie hamowni ograniczone jest moca badanych silników, oraz wzgledami ekonomiczny¬ mi, a pomiary sa zwiazane z miejscem zainstalowania hamowni. Stosowanie czujników momentu ogranicza sie z uwagi na aparature elektroniczna do warunków labo¬ ratoryjnych, wymaga sie przy tym, by instalowanie ich pomiedzy walami badanego silnika i maszyny obciaza¬ jacej bylo precyzyjne, co jest pracochlonne i czaso¬ chlonne.Znane urzadzenia do rejestracji charakterystyki me¬ chanicznej M = f(n) lub krzywej momentu M = f(t) stosowane sa przy pomiarach podczas nawrotu badane¬ go silnika. Stosowanie tych urzadzen wymaga odlacze¬ nia silnika od maszyny wykonawczej, a czesto wymaga 10 15 20 25 30 sprzegania ich z dodatkowymi masami wirujacymi w specjalnym stanowisku. Urzadzenia sluzace temu celowi powszechnie znane i stosowane, nie pozwalaja wyzna¬ czac wartosci bezwzglednej momentu w sposób bezpo¬ sredni. Uzyskiwany przebieg podczas rejestracji zawie¬ ra czesto pulsacje, które pochodza od mechanicznych wibracji walu.Obraz statecznej czesci charakterystyki mechanicznej odbiega przy tym znacznie od rzeczywistego dla bada¬ nego silnika ze wzgledu na trudnosci wiernego zareje¬ strowania duzych zmian wartosci momentu przy nie¬ wielkich zmianach predkosci obrotowej w krótkim cza¬ sie. Pomiar wartosci momentu elektromagnetycznego i jego rejestracja w czasie sa mozliwe przy wykorzystaniu halotronów cienkowarstwowych instalowanych w posta¬ ci baterii szeregowej w szczelinie badanego silnika. Jest to klopotliwe gdyz dokladnosc metody zwlaszcza w sta¬ nach dynamicznych zalezy wprost od ilosci zainstalowa¬ nych w szczelinie halotronów. Instalowanie jest czaso¬ chlonne i pracochlonne oraz wymaga wzorcowania ich wskazan przed przystapieniem do wlasciwych pomia¬ rów.Celem wynalazku jest umozliwienie pomiarów sta¬ tycznych momentu uzytecznego rejestracji w stanach dy¬ namicznych, wartosci momentu elektromagnetycznego za pomoca jednego urzadzenia oraz umozliwienie prze¬ prowadzenia tych pomiarów w miejscu zainstalowania badanego silnika, zas zadaniem technicznym jest skon¬ struowanie urzadzenia sluzacego do rejestracji charak¬ terystyki mechanicznej oraz do pomiaru momentu uzy- 6818968189 tecznego silników asynchronicznych pracujacych w sta¬ nach ustalonych.Zadanie to zostalo rozwiazane przez skonstruowanie urzadzenia, w którym dodatni zacisk wyjscia halotrono- wego przetwornika mocy polaczony jest trwale z do¬ datnim zaciskiem wyjscia ukladu kwadratora halotrono- wego, zas pozostale zaciski polaczone sa trwale z wej¬ sciem wzmacniacza pradu stalego. W zaleznosci od po¬ stawionego celu podczas badan, róznie laczy sie zaciski wyjsciowe wzmacniacza z innymi elementami urza¬ dzenia.W przypadku pomiaru momentu uzytecznego, dodat¬ ni zacisk na wyjsciu wzmacniacza polaczony jest po¬ przez przelacznik glówny z ujemnym zaciskiem wyjscio¬ wym potencjometru zasilanego z zasilacza pradu stale¬ go. Pozostale zaciski wyjsciowe, ujemny wzmacniacza i dodatni potencjometru, polaczone sa poprzez przelacz¬ nik glówny i przelacznik dodatkowy z cewka mocy lo- gometru magnetoelektrycznego o skonczonym zakresie wskazan. Z druga cewka logometru polaczone sa przez przelacznik glówny i rezystor nastawczy zaciski prad¬ nicy tachometrycznej pradu stalego.W przypadku rejestracji charakterystyki mechanicznej dodatni zacisk na wyjsciu wzmacniacza polaczony jest przez przelacznik glówny z dodatnim zaciskiem wyjscia potencjometru, a wyjsciowe ujemne zaciski wzmacnia¬ cza i potencjometru polaczone sa przez przelacznik glówny z zaciskami wejsciowymi y rejestratora magneto¬ elektrycznego typu x — y. Zaciski x rejestratora pola¬ czone sa natomiast poprzez rezystor nastawczy i prze¬ lacznik glówny z zaciskami pradnicy tachometrycznej pradu stalego.Zasadnicza korzyscia techniczna wynikajaca ze stoso¬ wania urzadzenia wedlug wynalazku jest to, ze unika sie koniecznosci badania silników na hamownicach lub unika sie instalowania czujników momentu pomiedzy badanymi silnikami i maszyna obciazajaca — hamow- nica. Pomiary prowadzi sie w dowolnym miejscu pracy badanego silnika bez wzgledu na jego moc, za pomoca urzadzenia nie zwiazanego trwale z tym silnikiem. Sto¬ sowanie urzadzenia nie wymaga odlaczania silnika od maszyny, która napedza, a przygotowanie urzadzenia do pomiaru i rejestracji nie jest klopotliwe.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykla¬ dzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia schemat blokowy urzadzenia, fig. 2 — schemat wie- lokreskowy, a fig. 3 — przelacznik glówny, skladajacy sie z pieciu przelaczników siedmiopozycyjnych, zbloko¬ wanych ze soba.Urzadzenie wedlug wynalazku stanowi jednofazowy halotronowy przetwornik mocy HPM, którego dodatni zacisk wyjsciowy polaczony jest z dodatnim zaciskiem wyjsciowym ukladu kwadratora halotronowego KH, zas pozostale zaciski wyjsciowe polaczone sa z wejsciem wzmacniacza pradu stalego W. W przypadku pomiaru momentu uzytecznego dodatni zacisk wyjsciowy wzmac¬ niacza W polaczony jest poprzez przelacznik glówny P z ujemnym zaciskiem wyjscia potencjometru R3, a po¬ zostale zaciski wyjsciowe wzmacniacza W i potencjo¬ metru R3, polaczone sa poprzez przelacznik glówny P i przelacznik Pi z cewka Cl logometru magnetoelek¬ trycznego LM z druga zas cewka C2 logometru LM, polaczone sa poprzez przelacznik glówny P i rezystor Rn, zaciski pradnicy tachometrycznej pradu stalego PT.Podczas rejestracji charakterystyki mechanicznej za¬ cisk dodatni na wyjsciu wzmacniacza W polaczony jest poprzez przelacznik glówny P z zaciskiem dodatnim wyjscia potencjometru R3, a wyjsciowe zaciski ujemne 5 wzmacniacza W i potencjometru R3 polaczone sa po¬ przez przelacznik P z zaciskami wejsciowymi y rejestra¬ tora magnetoelektrycznego R typu x — y, natomiast za¬ ciski x rejestratora R polaczone sa poprzez rezystor na¬ stawczy Rn i przelacznik P z zaciskami pradnicy tacho- 10 metrycznej pradu stalego PT. Przelacznik Pi wyposazo¬ ny jest w trzy rezystory R4, R5 i R6 i sluzy do zmiany zakresu pomiarowego logometru LM, natomiast glówny przelacznik P wyposazony jest w woltomierz V i mili- woltomierz mV. Urzadzenie jest wlaczone w obwód za- 15 silajacy silnik M poprzez pradowe transformatory Tpl i Tp2 oraz blok ZS sztucznego zera.Dzialanie urzadzenia opiera sie na wykorzystaniu za¬ leznosci zachodzacych w silnikach asynchronicznych po¬ miedzy moca i momentem obrotowym oraz wykorzy- 20 staniu wlasciwosci ukladów zawierajacych halotrony.Napiecie wyjsciowe Ui halotronowego przetwornika mocy HPM, posiada wartosc srednia proporcjonalna do mocy czynnej pobieranej z sieci przez badany silnik, przy wspólczynniku proporcjonalnosci wyrazanym w 25 V/W. Napiecie wyjsciowe U2 ukladu kwadratora halo¬ tronowego KH zalezy od pradu sterujacego halotronu H2 oraz od pradu przeplywajacego przez cewke Zo. Oby¬ dwa te prady sa proporcjonalne do pradu doplywajace¬ go do silnika, a wiec napiecie wyjsciowe U2 ukladu 30 kwadratora halotronowego KH proporcjonalne do kwa¬ dratora pradu doplywajacego do silnika. Prad przeply¬ wajacy przez cewke Z2 ma wartosc równa pradowi stro¬ ny wtórnej transformatora pradowego Ip2.Wartosc pradu sterujacego halotronu H2 zalezy, poza zaleznoscia od przekladni, równiez od wartosci rezy¬ stancji wyjsciowej potencjometru. Przez jednoznaczne przyporzadkowanie rezystancji wyjsciowej potencjo¬ metru R2 dla rezystancji uzwojen silnika, których ob¬ ciazeniowe straty mocy modeluje sie w urzadzeniu, 4 otrzymuje sie wartosc srednia napiecia wyjsciowego ukladu kwadratora halotronowego KH proporcjonalna do obciazeniowych strat mocy w danym uzwojeniu. Sto¬ sowanie transformatorów pradowych Tpl i Tp2 oraz konstrukcja ukladu kwadratora halotronowego KH umo¬ zliwiaja otrzymywanie wspólczynników modelowania mo¬ cy dostarczonej do silnika i obciazeniowych strat mocy równych sobie bez wzgledu na moc badanych silników.W przypadku pomiaru momentu uzytecznego, w ukla¬ dzie kwadratora halotronowego KH modeluje sie obcia¬ zeniowe straty mocy w obu uzwojeniach silnika. Pod¬ czas rejestracji charakterystyki mechanicznej, w ukla¬ dzie kwadratora halotronowego KH modeluje sie obcia¬ zeniowe straty mocy w uzwojeniu stojana. Wykorzysta- 55 nie wyjsciowych napiec Uwyl lub Uwy2 wzmacniacza W do dalszych operacji, umozliwia glówny przelacz¬ nik P, skladajacy sie z pieciu (od I do V) przelaczni¬ ków siedmiopozycyjnych (od 0 do 6), zblokowanych ze soba. Przy pomiarze momentu uzytecznego, w pozycji 1 60 przelacznika kontrolowane jest i ustalane za pomoca rezystora nastawczego Rn napiecie U4, o wartosci od¬ powiedniej dla danego logometru. Odczyt tego napiecia odbywa sie na woltomierzu magnetoelektrycznym V.Przelaczenie przelacznika w pozycje 2, umozliwia 65 ustalenie na potencjometrze R3 i odczyt na woltomie- 4568189 rzu V napiecia Udl, które posiada wartosc równa róz¬ nicy znanego dla danego logometru napiecia wstepnego cewki mocy Ci i napiecia proporcjonalnego do strat ja¬ lowych silnika przy uwzglednieniu wspólczynników mo¬ delowania ukladu KH i przetwornika mocy HPM rów¬ nych sobie oraz przy uwzglednieniu wspólczynnika wzmocnienia wzmacniacza W. Przez przelaczenie glów¬ nego przelacznika P w pozycje 3, laczy sie ze soba na¬ piecie Uwyl oraz ustalone uprzednio napiecie Udl. Su¬ ma tych napiec Up zawiera w sobie skladowa stala (war¬ tosc srednia) proporcjonalna do mocy uzytecznej bada¬ nego silnika, powiekszona o napiecie wstepne cewki mo¬ cy Ci logometru magnetoelektrycznego LM o skonczo¬ nym zakresie wskazan i liniowej skali. Wartosc tego napiecia jest odczytywana przy tym polozeniu przelacz¬ nika glównego P na woltomierz V. Przez przelaczenie przelacznika glównego P w pozycje 4 podaje sie napie¬ cie Up na cewke Ci logometru LM a napiecie U4 na cewke C2 logometru LM. Odpowiednio wyskalowany logometr LM wskazuje wówczas wartosc momentu uzy¬ tecznego.Podczas rejestracji charakterystyki mechanicznej prze¬ lacznik glówny P nastawia sie kolejno w pozycje 1, 5 i 6.W pozycji 1 ustala sie odpowiednia wartosc napiecia U4 proporcjonalna do predkosci obrotowej. W pozycji 5 ustala sie i kontroluje wartosc napiecia Ud2, która po¬ winna byc odpowiednio proporcjonalna do strat w ze¬ lazie stojana badanego silnika. Ustalanie tego napiecia odbywa sie na potencjometrze R3 a kontrola na mili- woltomierzu mV. Przez przelaczanie przelacznika P w pozycje 6 podaje sie napiecie U3 równe róznicy napie¬ cia Uwy2 i napiecia Ud2 na zaciski y rejestratora R.Wartosc srednia napiecia U3 odpowiada mocy pola elektromagnetycznego. Rejestracja tego napiecia w za¬ leznosci od predkosci obrotowej, wyznacza charaktery¬ styke mechaniczna. Wiadomo bowiem, ze moment elek¬ tromagnetyczny jest wprost proporcjonalny do mocy po¬ la elektromagnetycznego. Wartosc bezwzgledna momen¬ tu jest iloczynem wychylenia y i znanego dla urzadzenia wspólczynnika modelowania. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 5 1. Urzadzenie do pomiaru momentu uzytecznego oraz rejestracji charakterystyki mechanicznej silników asynchronicznych, znamienne tym, ze w przypadku po¬ miaru momentu uzytecznego dodatni zacisk wyjscia ha- 10 lotronowego przetwornika mocy (HPM) polaczony jest z dodatnim zaciskiem wyjscia ukladu kwadratora halo- tronowego (KH), zas pozostale ujemne zaciski prze¬ twornika (HPM) i ukladu (KH) polaczone sa z wej¬ sciem wzmacniacza pradu stalego (W), którego dodat- 15 ni zacisk na wyjsciu polaczony jest poprzez przelacznik glówny (P) z ujemnym zaciskiem wyjscia potencjometru (R3), a pozostale zaciski wyjsciowe wzmacniacza (W) i potencjometru (R3) polaczone sa poprzez przelacznik glówny (P) i przelacznik (Pi) z cewka (Ci) logometru 20 magnetoelektrycznego (LM), z druga zas cewka (C2) lo¬ gometru (LM) polaczone sa poprzez przelacznik glów¬ ny (P) i rezystor nastawczy (Rn) zaciski pradnicy tacho¬ metrycznej (PT), natomiast w przypadku rejestracji cha¬ rakterystyki mechanicznej dodatni zacisk na wyjsciu 25 wzmacniacza (W) polaczony jest poprzez przelacznik (P) z dodatnim zaciskiem wyjscia potencjometru (R3), a. wyjsciowe ujemne zaciski wzmacniacza (W) i potencjo¬ metru (R3) polaczone sa poprzez przelacznik (P) z za¬ ciskami wejsciowymi y rejestratora magnetoelektryczne- 30 go (R) typu x — y, natomiast zaciski x rejestratora (R) polaczone sa poprzez rezystor nastawczy (Rn) i prze¬ lacznik (P) z zaciskami pradnicy tachometrycznej (PT).

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne rym, ze uklad kwadratora halotronowego (KH) stanowi znany 35 kwadrator skladajacy sie z cewki (Z2) i halotronu (H2) oraz potencjometr (R2), którego wyjscie jest polaczone równolegle z pradowymi elektrodami halotronu (H2), a. wejscie jest polaczone szeregowo z cewka (Z2).KI. 21d3,2 68189 MKP H02h 3/26 SZ Tpl HPH\ Tp2 KH « —-[tf 3^ s w LM Fig.iKI. 21d3,2 68189 MKP H02h 3/26 Fig. 3 PL PL