RU2449251C2 - Apparatus for determining energy parameters of electric motor and relative energy-output ratio of work done - Google Patents
Apparatus for determining energy parameters of electric motor and relative energy-output ratio of work done Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449251C2 RU2449251C2 RU2010110913/28A RU2010110913A RU2449251C2 RU 2449251 C2 RU2449251 C2 RU 2449251C2 RU 2010110913/28 A RU2010110913/28 A RU 2010110913/28A RU 2010110913 A RU2010110913 A RU 2010110913A RU 2449251 C2 RU2449251 C2 RU 2449251C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cross
- shaped magnetic
- electric motor
- bearings
- electromagnetic coils
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Linear Motors (AREA)
- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вращающего момента, скорости вращения, потребляемой энергии, определения энергетических параметров электродвигателей постоянного и переменного тока (коэффициента полезного действия и коэффициент мощности) и относительной энергоемкости выполненной ими работы.The invention relates to measuring equipment and can be used to measure torque, rotational speed, energy consumed, determine the energy parameters of DC and AC motors (efficiency and power factor) and the relative energy intensity of the work they performed.
Известно использование тензорезисторов для измерения вращающего момента электрических машин [Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. - 4-е изд. - Л.: Энергоатомиздат, 1984, с.125], где четыре тензорезистора наклеиваются на упругий вал электрической машины под углом 45° к оси вала и включаются в смежные плечи измерительного моста. Измеряемый вращающий момент пропорционален величине упругой деформации вала на скручивание.It is known to use strain gauges for measuring the torque of electric machines [Gervais G.K. Industrial testing of electrical machines. - 4th ed. - L .: Energoatomizdat, 1984, p.125], where four strain gauges are glued to the elastic shaft of an electric machine at an angle of 45 ° to the axis of the shaft and are included in the adjacent shoulders of the measuring bridge. The measured torque is proportional to the amount of elastic twisting of the shaft.
Недостатком этого технического решения является использование скользящих контактов для передачи электрического сигнала от вращающихся тензорезисторов на стационарное тензореле и отсутствия возможности измерения скорости вращения и определения относительной энергоемкости работы электродвигателей.The disadvantage of this technical solution is the use of sliding contacts for transmitting an electrical signal from rotating strain gauges to a stationary tensor and the inability to measure the speed of rotation and determine the relative energy consumption of the electric motors.
Известно устройство моментомер, содержащий основание с кронштейном, в подшипниках которого установлен вал, связанный с контролируемым крутящим моментом, а также измерительный блок с маятниковым противовесом, он содержит ограничитель движения маятникового противовеса и ограничитель движения маятникового противовеса выполнен с возможностью его регулировки по высоте (Патент Российской Федерации №2272263, G01L 3/22).A device is known for a momentometer, comprising a base with an arm, in the bearings of which a shaft is connected, connected with a controlled torque, as well as a measuring unit with a pendulum counterweight, it contains a limiter for the movement of the pendulum counterweight and a limiter for the movement of the pendulum counterweight with height adjustment (Russian Patent Federation No. 2272263,
К недостаткам устройства относятся измерение только одного параметра - крутящего момента. Результаты измерения отражаются на шкале. Измеренная величина считывается визуально, что создает трудности при измерении и возможность допущения субъективных ошибок. Данное устройства не позволяет измерять скорость вращения и электрических параметров и, как следствие, отсутствует возможность определения энергетических показателей электродвигателей, в том числе относительную энергоемкость работы электродвигателя.The disadvantages of the device include the measurement of only one parameter - torque. The measurement results are displayed on a scale. The measured value is read visually, which creates difficulties in the measurement and the possibility of making subjective errors. This device does not allow measuring the rotation speed and electrical parameters and, as a result, there is no possibility of determining the energy performance of electric motors, including the relative energy consumption of the electric motor.
Известно устройство для измерения крутящего момента на валу, содержащее упругое звено, ведомый и ведущий валы соединены между собой через кулачковую муфту, ведомая часть которой жестко соединена с индукционным датчиком перемещения и ведомым валом, выполненным из двух частей, соединенных друг с другом с помощью шлицевого соединения, на одной из которых свободно надета инерционная муфта, расположенная между двумя частями пружины, выполняющей роль упругого звена, закрепленной на ведомом валу и поджимающей ведомую часть кулачковой муфты, а вторая его часть и ведущий вал закреплены в подшипниках с возможностью ограничения их линейного перемещения, с ведущим валом жестко соединен тахогенератор, электрически соединенный с индукционным датчиком перемещения, выход которого соединен с микропроцессорным измерительным устройством (Патент Российской Федерации №2267754, G01L 3/10).A device for measuring the torque on the shaft, containing an elastic link, the driven and driving shafts are interconnected via a cam clutch, the driven part of which is rigidly connected to the induction displacement sensor and the driven shaft, made of two parts connected to each other by means of a spline connection , on one of which an inertial clutch is loosely mounted, located between the two parts of the spring, acting as an elastic link, mounted on the driven shaft and pressing the driven part of the cam clutch, and the second part and the drive shaft are fixed in bearings with the possibility of limiting their linear movement, a tachogenerator is electrically connected to the drive shaft, electrically connected to an induction displacement sensor, the output of which is connected to a microprocessor measuring device (Patent of the Russian Federation No. 2267754,
Однако данное устройство имеет ряд недостатков. Сложное механическое устройство, точность измерения зависит от характеристик пружины, что со временем меняется. При этом не измеряются энергетические показатели электродвигателя и относительная энергоемкость работы электродвигателя, а также нет возможности измерения вращающего момента и скорости вращения различных электродвигателей, отличающихся как по мощности (по моменту на валу), так и по скорости вращения.However, this device has several disadvantages. A complex mechanical device, the accuracy of the measurement depends on the characteristics of the spring, which changes over time. In this case, the energy indicators of the electric motor and the relative energy consumption of the electric motor are not measured, and there is no possibility of measuring the torque and rotational speed of various electric motors, which differ in both power (torque on the shaft) and speed of rotation.
Задача - повышение точности и достоверности измеряемых энергетических параметров электродвигателя и относительной энергоемкости выполненной им работы, упрощение конструкции, повышение его универсальности и функциональных возможностей.The task is to increase the accuracy and reliability of the measured energy parameters of the electric motor and the relative energy intensity of the work performed by it, simplify the design, increase its versatility and functionality.
Устройство для определения энергетических параметров электродвигателя и относительной энергоемкости выполненной им работы, содержащие ведущий и ведомые валы, соединенные между собой через соединительный элемент, при этом ведомый вал закреплен на подшипниковых опорах, с возможностью ограничения его линейного перемещения и выполнен из двух частей, соединенных друг с другом с помощью полужесткой муфты, тахогенератор, измерительное устройство, при этом на каждой части ведомого вала между подшипниками, расположенными между подшипниковыми опорами, жестко закреплены по металическому диску, при этом на этих подшипниках жестко крепятся крестообразные магнитопроводы, на которых установлены электромагнитные катушки, с углом между соседними элементами крестообразного магнитопровода, равным 90°, а противостоящие концы крестообразных магнитопроводов, расположенные с двух сторон металлического диска, находящиеся напротив и параллельно друг другу, жестко соединены между собой перемычкой, на горизонтальных перемычках жестко крепятся: с одной стороны противовесы, а с другой они соединены между собой U-образным кронштейном, в середине которого подвешены весовые гири или установлены под ним напольные весы, а электромагнитные катушки, установленные на крестообразных магнитопроводах, соединены между собой последовательно и/или параллельно.A device for determining the energy parameters of the electric motor and the relative energy intensity of the work performed by it, containing drive and driven shafts interconnected via a connecting element, while the driven shaft is mounted on bearing bearings, with the possibility of limiting its linear movement and made of two parts connected to each other another using a semi-rigid coupling, tachogenerator, measuring device, while on each part of the driven shaft between the bearings located between the bearings and supports, are rigidly fixed along the metal disk, while the cross-shaped magnetic circuits on which the electromagnetic coils are mounted on these bearings are rigidly mounted with an angle between adjacent elements of the cross-shaped magnetic circuit equal to 90 °, and the opposing ends of the cross-shaped magnetic circuits located on both sides of the metal disk, located opposite and parallel to each other, are rigidly interconnected by a jumper, on horizontal jumpers are rigidly attached: on one side, counterweights, and on the other interconnected by U-shaped bracket, which are suspended in the middle of the weight or weights mounted underneath scales, and the electromagnetic coil mounted on the cross-shaped magnetic cores are interconnected in series and / or parallel.
На подшипниковых опорах каждой части ведомого вала с двух сторон крестообразного магнитопровода жестко закреплены ограничители его максимального поворота. Сигнализатор выполнен с возможностью взаимодействия с U-образным кронштейном в момент баланса крутящего момента электродвигателя и момента создаваемого крестообразным магнитопроводом с электромагнитными катушками и металлическим диском.On the bearing bearings of each part of the driven shaft on both sides of the cross-shaped magnetic circuit, the limiters of its maximum rotation are rigidly fixed. The signaling device is configured to interact with the U-shaped bracket at the moment of balancing the torque of the electric motor and the moment created by a cross-shaped magnetic circuit with electromagnetic coils and a metal disk.
Новые существенные признаки.New significant features.
1. На каждой части ведомого вала между подшипниками, расположенными между подшипниковыми опорами, жестко закреплены по металлическому диску.1. On each part of the driven shaft between the bearings located between the bearing bearings, rigidly fixed to a metal disk.
2. На подшипниках жестко крепятся крестообразные магнитопроводы, на которых установлены электромагнитные катушки.2. Cross-shaped magnetic circuits on which electromagnetic coils are mounted are rigidly mounted on bearings.
3. Угол между соединительными элементами крестообразного магнитопровода составляет 90°.3. The angle between the connecting elements of the cross-shaped magnetic circuit is 90 °.
4. Противостоящие концы крестообразных магнитопроводов, расположенные с двух сторон металлического диска, находящиеся напротив и параллельно друг другу, жестко соединены между собой перемычкой.4. The opposing ends of the cross-shaped magnetic circuits, located on both sides of the metal disk, located opposite and parallel to each other, are rigidly interconnected by a jumper.
5. На горизонтальных перемычках жестко крепится с одной стороны противовесы, а с другой они соединены между собой U-образным кронштейном, в середине которого подвешены весовые гири или установлены под ним напольные весы.5. On the horizontal jumpers, counterweights are rigidly fixed on one side, and on the other they are interconnected by a U-shaped bracket, in the middle of which weight weights are suspended or floor scales are installed under it.
6. Электромагнитные катушки, которые установлены на крестообразных магниитопроводах, соединены между собой последовательно и/или параллельно.6. Electromagnetic coils that are mounted on the cross-shaped magnet wires are interconnected in series and / or in parallel.
7. На подшипниковых опорах каждой части ведомого вала с двух сторон крестообразного магнитопровода жестко закреплены ограничители его максимального поворота.7. On the bearings of each part of the driven shaft on both sides of the cross-shaped magnetic circuit, the limiters of its maximum rotation are rigidly fixed.
8. Сигнализатор выполнен с возможностью взаимодействия с U-образным кронштейном в момент баланса крутящего момента электродвигателя и момента, создаваемого крестообразным магнитопроводом с электромагнитными катушками и металлическим диском.8. The signaling device is configured to interact with the U-shaped bracket at the moment of balancing the torque of the electric motor and the moment created by the cross-shaped magnetic circuit with electromagnetic coils and a metal disk.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.The listed new essential features, together with the known ones, are necessary and sufficient in all cases to which the requested amount of legal protection applies.
Технический результат заключается:The technical result is:
1. Для получения результата измерения энергетических параметров электродвигателя при различных значениях крутящего момента используется наиболее современный метод, основанный на использование законов электромагнитной индукции. Он основывается на взаимодействии магнитных полей крестообразного магнитопровода и наведенных на вращающийся металлический диск. При этом на первом и втором ведомых валах установлены отдельные металлические диски. Полужесткая муфта позволяет путем отсоединения ее расширить пределы измеряемых крутящих моментов;1. To obtain the result of measuring the energy parameters of the electric motor at various torque values, the most modern method is used, based on the use of electromagnetic induction laws. It is based on the interaction of magnetic fields of a cross-shaped magnetic circuit and induced on a rotating metal disk. At the same time, separate metal disks are installed on the first and second driven shafts. The semi-rigid coupling allows, by disconnecting it, to expand the limits of the measured torques;
2. Для равномерного распределения магнитного поля крестообразные магнитопроводы, на которых установлены электромагнитные катушки, выполнены симметричными и имеют форму креста, то есть угол между соседними элемента крестообразного магнитопровода составляет 90°. Жесткое крепление крестообразных магнитопроводов на подшипниках, которые установлены на ведомых валах, позволяет свободно отклонятся не зависимо от скорости вращения ведомых валов;2. For uniform distribution of the magnetic field, the cross-shaped magnetic circuits on which the electromagnetic coils are mounted are symmetrical and have the shape of a cross, that is, the angle between adjacent elements of the cross-shaped magnetic circuit is 90 °. Rigid fastening of cross-shaped magnetic circuits on bearings mounted on driven shafts allows them to deviate freely regardless of the speed of rotation of the driven shafts;
3. Для создания замкнутого контура крестообразного магнитопровода противостоящие концы крестообразных магнитопроводов, расположенных с двух сторон металлического диска, находящиеся напротив и параллельно друг к другу, жестко соединены между собой перемычкой. Таким образом, крестообразные магнитопроводы, находящиеся с двух сторон металлического диска, образуют единую магнитную цепь. Электромагнитные катушки, которые установлены на крестообразных магнитопроводах, соединены между собой последовательно и/или параллельно. Ток, протекающий по электромагнитным катушкам, создает единый магнитный поток, величина которого прямо пропорционального величине тока;3. To create a closed contour of the cross-shaped magnetic circuit, the opposing ends of the cross-shaped magnetic circuit located on both sides of the metal disk, opposite and parallel to each other, are rigidly interconnected by a jumper. Thus, the cross-shaped magnetic cores located on both sides of the metal disk form a single magnetic circuit. Electromagnetic coils that are mounted on cross-shaped magnetic circuits are interconnected in series and / or in parallel. The current flowing through the electromagnetic coils creates a single magnetic flux, the magnitude of which is directly proportional to the magnitude of the current;
4. На горизонтальных перемычках (перемычки на горизонтально расположенных магнитопроводах) жестко крепятся с одной стороны противовесы, а с другой они соединены между собой U-образным кронштейном, в середине которого подвешиваются весовые гири или установлены под ним напольные весы. В зависимости от направления вращения электродвигателя используются или весовые гири или напольные весы. Напольные весы измеряют величину усилия со стороны U-образного кронштейна;4. On horizontal jumpers (jumpers on horizontally located magnetic cores), counterweights are rigidly fixed on one side, and on the other they are interconnected by a U-shaped bracket, in the middle of which weight weights are suspended or floor scales are mounted under it. Depending on the direction of rotation of the electric motor, either weight weights or floor scales are used. Floor scales measure the amount of force from the side of the U-shaped bracket;
5. Для ограничения опрокидывания крестообразных магнитопроводов вокруг оси на подшипниковых опорах каждой части ведомого вала с двух сторон крестообразного магнитопровода жестко закреплены ограничители его максимального поворота;5. To limit the overturning of the cross-shaped magnetic circuits around the axis on the bearings of each part of the driven shaft, the limiters of its maximum rotation are rigidly fixed on both sides of the cross-shaped magnetic circuit;
6. Для визуального определения достижения (наступления) используется сигнализатор, выполненный с возможностью взаимодействия с U-образным кронштейном в момент баланса крутящего момента электродвигателя и момента, создаваемого крестообразным магнитопроводом с электромагнитными катушками и металлическим диском;6. To visually determine the achievement (offensive), a signaling device is used, made with the possibility of interaction with the U-shaped bracket at the moment of balancing the torque of the electric motor and the moment created by the cross-shaped magnetic circuit with electromagnetic coils and a metal disk;
7. Для повышения точности и достоверности измерений энергетических показателей электродвигателей и относительной энергоемкости их работы и повышения его универсальности и функциональных возможностей в предлагаемом устройстве измерения, регистрации и хранения результатов измерений используются современные измерительные устройства (электроизмерительные приборы) и электронный регистратор, который позволяет регистрировать, хранить в цифровом виде в энергонезависимом памяти (например, многоканальный электронный регистратор Ф1770-АД, производства ПО «Вибратор»).7. To improve the accuracy and reliability of measurements of energy indicators of electric motors and the relative energy intensity of their work and to increase its versatility and functionality in the proposed device for measuring, recording and storing measurement results, modern measuring devices (electrical measuring instruments) and an electronic recorder that allows you to register, store in digital form in non-volatile memory (for example, multichannel electronic recorder F1770-AD, p production software "Vibrator").
8. Дальнейшая обработка результатов измерений производится на универсальном информационно-вычислительном комплексе (например, компьютер с необходимым математическим обеспечением). На универсальном информационно-вычислительном комплексе сохраняются результаты измерений, программы обработки результатов измерений, справочные данные электродвигателей постоянного и переменного токов и программы, при помощи которых производятся однотипные испытания электродвигателей с целью определения энергетических показателей и относительной энергоемкости их работы. При этом универсальный информационно-вычислительный комплекс согласно программы испытания управляет регулятором напряжения, благодаря которому можно регулировать величину тока, проходящего по электромагнитным катушкам и, следовательно, регулировать крутящий момент на валу исследуемого электродвигателя. 8. Further processing of the measurement results is carried out on a universal computer complex (for example, a computer with the necessary mathematical software). The universal data processing complex stores the measurement results, programs for processing measurement results, reference data of direct and alternating current electric motors and programs with the help of which the same type tests of electric motors are carried out in order to determine energy indicators and the relative energy intensity of their work. In this case, according to the test program, the universal information and computer complex controls the voltage regulator, thanks to which it is possible to regulate the amount of current passing through the electromagnetic coils and, therefore, regulate the torque on the shaft of the electric motor under study.
9. Предлагаемое устройство универсально и просто в конструкции, позволяет исследовать электродвигатели различных мощностей как переменного тока, так и постоянного тока. 9. The proposed device is universal and simple in design, allows you to explore the electric motors of various capacities of both alternating current and direct current.
10. Данное устройство также позволяет гибко менять регистрируемые параметры электродвигателя и вычисления различных функциональных зависимостей. Универсальный информационно-вычислительный комплекс имеет возможность связи и передачи (и/или обмена информацией) накопленной информации и программ по стандартным каналам связи (например, RS-232, RS-485 и USB).10. This device also allows you to flexibly change the recorded parameters of the motor and the calculation of various functional dependencies. The universal information and computing complex has the ability to communicate and transmit (and / or exchange information) accumulated information and programs over standard communication channels (for example, RS-232, RS-485 and USB).
Ниже приведен один из возможных алгоритмов расчета по результатам измерений энергетических параметров и относительной энергоемкости работы асинхронного электродвигателя.Below is one of the possible calculation algorithms based on the results of measurements of energy parameters and the relative energy intensity of the operation of an asynchronous electric motor.
1. Задаваясь значением момента М, измеряют скорости вращения n электродвигателя.1. Given the value of moment M, the rotational speeds n of the electric motor are measured.
2. Вычисляется мощность на валу Р2 электродвигателя по заданному значению момента М и измеренному скорости вращения n2. The power on the shaft P 2 of the electric motor is calculated by the set value of the moment M and the measured rotation speed n
Р2=М*ω, M=m*L, ω=2π*n/60,P 2 = M * ω, M = m * L, ω = 2π * n / 60,
где L - плечо, m - масса подвешенной весовой гири, кг; n - скорость вращения, об/мин.where L is the shoulder, m is the mass of the suspended weight, kg; n is the rotation speed, rpm
3. Измеряются активная P1 и реактивная Q1 мощности потребления электродвигателя из сети.3. Measured active P 1 and reactive Q 1 power consumption of the electric motor from the network.
4. Определяется полная мощность, потребляемая электродвигателем из сети4. The total power consumed by the electric motor from the network is determined
5. Определяется коэффициент полезного действия η и коэффициент мощности cosφ при различных значениях мощности (момента) на валу (в каталогах приводятся значения η и cosφ для следующих стандартных значений мощности на валу: 25; 50; 75; 100; 125% от номинального значения)5. The efficiency η and the power factor cosφ are determined for various values of power (torque) on the shaft (the catalogs show the values η and cosφ for the following standard values of shaft power: 25; 50; 75; 100; 125% of the nominal value)
η=P2/P1; cosφ=P1/S1 η = P 2 / P 1 ; cosφ = P 1 / S 1
6. Определяется относительная энергоемкость работы электродвигателя Qэ при различных значениях мощности (момента) на валу с учетом вышеприведенных формул6. The relative energy consumption of the electric motor Q e is determined for various values of power (torque) on the shaft, taking into account the above formulas
Относительная энергоемкость выполненной работы электродвигателя, согласно паспортным характеристикам, имеет минимальное значение при номинальных значениях параметров.The relative energy intensity of the work performed by the electric motor, according to the rating characteristics, has a minimum value at nominal values of the parameters.
Авторами путем экспериментальных исследований установлено, что фактическая относительная энергоемкость работы нового электродвигателя отличается от относительной энергоемкости работы, определенной по паспортным характеристикам на 5…12%.The authors, through experimental studies, found that the actual relative energy intensity of the new electric motor differs from the relative energy intensity of the operation, determined by the passport characteristics by 5 ... 12%.
Ухудшение технического состояния электродвигателя приводит к повышению относительной энергоемкости работы электродвигателя, что подтверждается экспериментальными исследованиями, проведенными при помощи предлагаемого устройства.The deterioration of the technical condition of the electric motor leads to an increase in the relative energy intensity of the electric motor, which is confirmed by experimental studies conducted using the proposed device.
Знание величины энергоемкости работы электродвигателя, полученное с помощью предлагаемого устройства, позволяет целенаправленно и последовательно управлять эффективностью энергопотребления, снижая с помощью известных приемов и средств (регулирование, управление режимами и др.) энергоемкости электродвигателей или заменяя их на новые с лучшими энергетическими параметрами.Knowledge of the energy intensity of the electric motor, obtained using the proposed device, allows you to purposefully and consistently manage energy efficiency, reducing, using known techniques and tools (regulation, control modes, etc.) the energy consumption of electric motors or replacing them with new ones with better energy parameters.
В основу работы предлагаемого устройства для определения энергетических параметров электродвигателя и относительной энергоемкости выполненной им работы положен метод конечных отношений [Карпов В.Н. Основы энергосбережения на предприятиях АПК. СПб. СПбГАУ, 1999. - 72 стр.].The basis of the work of the proposed device for determining the energy parameters of the electric motor and the relative energy intensity of the work performed by it is the finite-ratio method [Karpov V.N. Fundamentals of energy conservation in agricultural enterprises. SPb. SPbGAU, 1999. - 72 p.].
Сущность метода заключается в том, что эффективность энергетического процесса оценивают объективным показателем - относительной энергоемкостью. Относительная энергоемкость - это отношение энергетических параметров на входе и выходе рассматриваемого структурного элемента, включающий сверх единицы в свое численное значение потери энергии в элементе, отнесенные к передаваемой энергии для элемента, передающего энергию без преобразования, относительная энергоемкость является безразмерной величиной, превышающей единицу на величину относительных потерь.The essence of the method lies in the fact that the efficiency of the energy process is evaluated by an objective indicator - relative energy intensity. Relative energy intensity is the ratio of energy parameters at the input and output of the structural element under consideration, which includes over one unit in its numerical value the energy loss in the element, referred to the transmitted energy for the element that transfers energy without conversion, the relative energy intensity is a dimensionless quantity that exceeds unity by an amount relative losses.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - схематично изображено предлагаемое устройство для определения энергетических параметров электродвигателя и относительной энергоемкости выполненной им работы; на фиг.2 - вид с боку предлагаемого устройства; на фиг.3 - упрощенная структурная схема предлагаемого устройства.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 - schematically shows the proposed device for determining the energy parameters of the electric motor and the relative energy intensity of the work performed by him; figure 2 is a side view of the proposed device; figure 3 is a simplified structural diagram of the proposed device.
Устройство для определения энергетических параметров электродвигателя и относительной энергоемкости выполненной им работы состоит из станины 1, на которой установлен с возможностью регулирования по высоте стол 2, на котором жестко закреплен электродвигатель 3. Вал электродвигателя 4 соединен с ведущим валом 5, который в свою очередь через соединительный элемент 6 (например, крестовина) соединен с первым ведомым валом 7. Первый ведомый вал 7 и второй ведомый вал 8 соединены между собой полужесткой муфтой 9 и установлены на двух подшипниковых опорах 10 каждый. На первом ведомом валу 7 и втором ведомом валу 8 между подшипниками 11, расположенными между подшипниковыми опорами 10, жестко закреплены по металлическому диску 12. На подшипниках 11 жестко крепятся крестообразные магнитопроводы 13, на которых установлены электромагнитные катушки 14. Угол α между соседними элементами крестообразного магнитопровода 13 составляет 90°. Концы крестообразных магнитопроводов 13, расположенных с двух сторон металлического диска 12, находящиеся напротив и параллельно друг другу, жестко соединены между собой перемычкой 15. На перемычках 15 горизонтально расположенных крестообразных магнитопроводов 13 жестко крепятся с одной стороны противовесы 16, с другой - U-образный кронштейн 17. U-образный кронштейн 17 одним концом закреплен на перемычке 15 первого ведомого вала 7, а другим концом - на перемычке второго ведомого вала 8. На U-образный кронштейн 17 (по середине, на расстоянии L=1 м от оси вращения ведомых валов 7, 8) подвешиваются весовые гири 18 или установлены под ним напольные весы 19, которые предназначены для создания момента нагрузки на валу электродвигателя 4. Электромагнитные катушки 14, которые установлены на крестообразных магнитопроводах 13 (по четыре штуки с каждой стороны металлического диска 12) соединены между собой последовательно и/или параллельно. На подшипниковых опорах 10 каждой части ведомых валов 7, 8 с двух сторон крестообразного магнитопровода 13 жестко закреплены ограничители 20 его максимального поворота для ограничения угла отклонения и предотвращения опрокидывания U-образного кронштейна 17 вокруг оси вращения. Таким образом крестообразные магнитопроводы 13 имеют ограниченный угол поворота относительно горизонтали (±β). При настройке (балансе) крестообразных магнитопроводов 13 и U-образного кронштейна 17 угол β его отклонения от горизонтали должен составлять 0° (баланс достигается при помощи регулирования противовесов 16). Сигнализатор 21 (например, маячок, подвешенный на нити, сигнальная лампочка или светодиод) выполнен с возможностью взаимодействия с U-образным кронштейном 17 в момент равенства крутящего момента электродвигателя 3 и момента, создаваемого крестообразными магнитопроводами 13 и металлическим диском 12. На первом ведомом валу 7 между полужесткой муфтой 9 и подшипниковой опорой 10 установлен шкив 22, соединенный через ременную передачу 23 со шкивом тахогенератора 24, жестко закрепленного на станине 1.A device for determining the energy parameters of the electric motor and the relative energy intensity of the work performed by it consists of a bed 1, on which a table 2 is mounted with a possibility of height adjustment, on which the
Весовые гири 18 и напольные весы 19 могут быть использованы в зависимости от направления вращения электродвигателя 3. Напольные весы 19 имеют аналоговый выход, что позволяет регистрировать момент на валу электродвигателя 4. Это позволяет автоматизировать процесс проведения измерений. Датчик температуры 25 предназначен для измерения температуры электродвигателя 3 и установлен внутри него. При помощи регулятора напряжения 26 регулируется напряжение, подаваемое на электромагнитные катушки 14 с целью получения различных значений тормозного момента на валу электродвигателя 4. Измерительное устройство 27 (например, К506) позволяет измерять электрические параметры (например, напряжение питания, ток потребления, активная и реактивная мощности и другие) электродвигателя 3. Выход измерительного устройства 27 соединен с электронным регистратором 28, который регистрирует все электрические и механические (скорость вращения, момент) параметры электродвигателя 3, а также температуру, ток, потребляемый электромагнитными катушками 14, величина которого пропорциональна при равновесии моменту, создаваемому на валу электродвигателя 4 при помощи весовых гирь 18 или напольных весов 19. Выход электронного регистратора 28 соединен с управляющем информационно-вычислительным комплексом (УИВК) 29, выход которого соединен с регулятором напряжения 26.
УИВК 29 имеет возможность связи и передачи (и/или обмена информацией) накопленной информации и программ по стандартным каналам связи (например, RS-232, RS-485 и USB). Для обеспечения электробезопасности предлагаемого устройства на станине 1 приварена клемма заземления 30, которая соединяется с контуром заземления.
Устройство для определения энергетических параметров электродвигателя и относительной энергоемкости выполненной им работы работает следующим образом.A device for determining the energy parameters of the electric motor and the relative energy intensity of the work performed by him works as follows.
Электродвигатель 3 устанавливается на столе 2, путем регулирования его высоты достигается соосность вала электродвигателя 4 с ведущим валом 5 и закрепляется жестко. Соединительный элемент 6 позволяет компенсировать незначительную несоосность в горизонтальной плоскости. В целях электробезопасности станина 1 заземляется при помощи клеммы заземления 30. Датчик температуры 25, регулятор напряжения 26, измерительное устройство 27, электронный регистратор 28, УИВК 29, силовая сеть и другое оборудование проверяется на предмет их работоспособности. Вращающиеся части электродвигателя 3, ведущего вала 5, ведомых валов 7, 8 и тахогенератор 24 прокручиваются вручную на предмет отсутствия посторонних предметов. Направление вращения вала электродвигателя 4 зависит от программы и назначения измерений, от которого зависит использование весовых гирь 18 или напольных весов 19. При подключении устройства в сеть электродвигатель 3 начинает вращаться. Вращение от вала электродвигателя 4 через ведущий вал 5 и соединительный элемент 6 будет передаваться на первый ведомый вал 7 и через полужесткую муфту 9 на второй ведомый вал 8, а также через шкив 22 и ременную передачу 23 на тахогенератор 24.The
После включения электродвигателя 3 и работы его в режиме холостого хода (20-25 минут, согласно ГОСТ 187-87) производится измерение параметров электродвигателя 3. Измерительное устройство 27 производит измерение электрических параметров (напряжение питания, токи фаз, активной и реактивной мощностей потребляемых электродвигателем 3). В режиме холостого хода напряжение на электромагнитных катушках 14 отсутствует. U-образный кронштейн 17 и противовесы 16, настроенные заранее, находятся в состоянии равновесия, то есть U-образный кронштейн 17 находится в горизонтальном положении.After turning on the
На U-образный кронштейн 17 подвешиваются весовые гири 18, масса которых соответствует значению задаваемого момента сопротивления (от 0 до 1,25 Мн). U-образный кронштейн 17 под действием создаваемого момента весовыми гирями 18 провернется на угол -β, это приведет к тому, что перемычки 15 (нижние) упрутся на ограничители 20, которые предотвращают опрокидывания U-образного кронштейна 17 вокруг оси вращения. При помощи регулятора напряжения 26 повышается напряжение (ток) на электромагнитных катушках 14. Ток, протекающий по электромагнитным катушкам 14, создает в крестообразных магнитопроводах 13 магнитный поток и во вращающемся металлическом диске 12 будет наводиться магнитодвижущая сила, взаимодействие которых вызовет тормозной момент.
Путем увеличения напряжения (тока) на электромагнитных катушках 14 достигается равновесие моментов, создаваемое ими и весовыми гирями 18. При наступлении равновесия моментов U-образный кронштейн 17 будет стремиться занять горизонтальное положение и коснется сигнализатора 21. При этом результаты измерений измерительного устройства 27, датчика температуры 25, тахогенератора 24, величина весовых гирь 18 (может фиксироваться в журнале вручную) или показания напольных весов 19, ток и напряжение на электромагнитных катушках 14 регистрируются на электронном регистраторе 28. Далее задается другое значение момента (вес весовых гирь 18 или показание напольных весов 19) и при помощи регулятора напряжения 26 путем изменения величины напряжения (тока) на электромагнитных катушках 14 опять достигается равновесие моментов. Таким образом, увеличивая величину весовых гирь 18 с определенным интервалом или показания напольных весов 19, или, другими словами, увеличивая момент от 0 до 1,25 Мном, измеряются и регистрируются параметры электродвигателя 3. Далее нагрузка уменьшается от значения 1,25 Мном до 0 (путем уменьшения напряжения (тока) на электромагнитных катушках 14), при этом производятся измерения и регистрация параметров электродвигателя 3. Такой режим измерения предусмотрен в соответствии с ГОСТ-187-87.By increasing the voltage (current) on the
При проведении измерений большого количества электродвигателей 3 одной серии УИВК 29 на основании результатов измерений, проведенных на первом электродвигателе 3, по программе выдает команду на регулятор напряжения 26, который согласно программе будет подавать напряжение (ток) на электромагнитные катушки 14. Таким образом, отпадает необходимость в проведении длительных монотонных измерений, связанных с подбором и подвешиванием весовых гирь 18 (определением показаний весовых гирь и ручной настройки баланса моментов). Предлагаемое устройство позволяет проводить имитацию различных режимов испытаний (механическая нагрузка, имеющая случайный характер, линейно-возрастающая (убывающая), асимметрия параметров сети). По завершении измерений результаты регистрации с электронного регистратора 28 переносится на УИВК 29 для хранения (архивирование) и математической обработки с целью получения энергетических показателей электродвигателя 3 и относительной энергоемкости его работы. На основании результатов измерений, которые архивированы в УИВК 29, возможно вычисление и других характеристик электродвигателя 3 (например, механическая и электромеханическая характеристики, определение динамических характеристик, пусковые токи, кривая разгона двигателя и др). Математическая обработка результатов измерений производится при помощи стандартных программ (например, Microsoft word, Excel, Ansys и др.).When making measurements of a large number of
УИВК 29 имеет возможность связи и передачи (и/или обмена информацией) накопленной информации и программ по стандартным каналам связи (например, RS-232, RS-485 и USB).
По результатам измерений определяются энергетические параметры электродвигателя и относительная энергоемкость выполненной им работы при различных значениях нагрузки на валу электродвигателя.According to the measurement results, the energy parameters of the electric motor and the relative energy intensity of the work performed by it are determined at various values of the load on the motor shaft.
1. Задаваясь значением момента М, измеряют скорости вращения n электродвигателя.1. Given the value of moment M, the rotational speeds n of the electric motor are measured.
2. Вычисляется мощность на валу Р2 электродвигателя по заданному значению момента М и измеренному значения скорости вращения n2. The power on the shaft P 2 of the electric motor is calculated from the set value of the moment M and the measured value of the rotation speed n
P2=M*ω, M=m*L, ω=2π*n/60,P 2 = M * ω, M = m * L, ω = 2π * n / 60,
где L - плечо, m - масса подвешенной весовой гири, кг; n - скорость вращения, об/мин.where L is the shoulder, m is the mass of the suspended weight, kg; n is the rotation speed, rpm
3. Измеряются активная P1 и реактивная Q1 мощности потребления электродвигателя из сети.3. Measured active P 1 and reactive Q 1 power consumption of the electric motor from the network.
4. Определяется полная мощность, потребляемая электродвигателем из сети4. The total power consumed by the electric motor from the network is determined
5. Определяется коэффициент полезного действия η и коэффициент мощности cosφ при различных значениях мощности (момента) на валу (в каталогах приводятся значения η и cosφ для следующих стандартных значений мощности на валу: 25; 50; 75; 100; 125% от номинального значения)5. The efficiency η and the power factor cosφ are determined for various values of power (torque) on the shaft (the catalogs show the values η and cosφ for the following standard values of shaft power: 25; 50; 75; 100; 125% of the nominal value)
η=P2/P1; cosφ=P1/S1 η = P 2 / P 1 ; cosφ = P 1 / S 1
6. Определяется относительная энергоемкость работы электродвигателя Qэ при различных значениях мощности (момента) на валу с учетом вышеприведенных формул6. The relative energy consumption of the electric motor Q e is determined for various values of power (torque) on the shaft, taking into account the above formulas
Знание величины энергоемкости работы электродвигателя, полученных с помощью предлагаемого устройства, позволяет целенаправленно и последовательно управлять эффективностью энергопотребления, снижая с помощью известных приемов и средств (регулирование, управление режимами и др.) энергоемкости электродвигателей или заменяя их на новые с лучшими энергетическими параметрами.Knowing the magnitude of the energy intensity of the electric motor obtained using the proposed device, allows you to purposefully and consistently control the energy efficiency, reducing using known methods and means (regulation, control modes, etc.) the energy consumption of electric motors or replacing them with new ones with the best energy parameters.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010110913/28A RU2449251C2 (en) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | Apparatus for determining energy parameters of electric motor and relative energy-output ratio of work done |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010110913/28A RU2449251C2 (en) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | Apparatus for determining energy parameters of electric motor and relative energy-output ratio of work done |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010110913A RU2010110913A (en) | 2011-09-27 |
| RU2449251C2 true RU2449251C2 (en) | 2012-04-27 |
Family
ID=44803634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010110913/28A RU2449251C2 (en) | 2010-03-22 | 2010-03-22 | Apparatus for determining energy parameters of electric motor and relative energy-output ratio of work done |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2449251C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU336555A1 (en) * | STAND FOR RESEARCH OF SAFETY BANDS | |||
| SU781624A1 (en) * | 1978-12-22 | 1980-11-23 | Предприятие П/Я Р-6896 | Apparatus for measuring shaft torque |
| SU1368671A1 (en) * | 1985-07-02 | 1988-01-23 | Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР | Torque-measuring method |
| RU2267754C1 (en) * | 2004-08-12 | 2006-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский госудаственный университет им. Н.П. Огарева" | Method and device for measuring torque |
-
2010
- 2010-03-22 RU RU2010110913/28A patent/RU2449251C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU336555A1 (en) * | STAND FOR RESEARCH OF SAFETY BANDS | |||
| SU781624A1 (en) * | 1978-12-22 | 1980-11-23 | Предприятие П/Я Р-6896 | Apparatus for measuring shaft torque |
| SU1368671A1 (en) * | 1985-07-02 | 1988-01-23 | Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР | Torque-measuring method |
| RU2267754C1 (en) * | 2004-08-12 | 2006-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский госудаственный университет им. Н.П. Огарева" | Method and device for measuring torque |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010110913A (en) | 2011-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201034789Y (en) | Wring vibrate test system detecting calibrating equipment | |
| RU2624992C2 (en) | Multifunctional friction device (options) | |
| CN102419291B (en) | Rolling friction-wear testing machine capable of controlling friction coefficient and slip frequency on line | |
| CN101509814B (en) | Design method of miniature bearing dynamic friction moment measurement instrument | |
| CN105467223A (en) | System and method for testing losses of iron core of electrical steel material in motor environment | |
| CN201974439U (en) | Rotating speed and moment measurement instrument | |
| RU2449251C2 (en) | Apparatus for determining energy parameters of electric motor and relative energy-output ratio of work done | |
| CN201163230Y (en) | Device for measuring elevator balance factor by torsion-testing method | |
| KR100994424B1 (en) | Resonant column/ torsional shear equipment with great shear modulus | |
| CN206399573U (en) | Test device for unmanned plane motor dynamics pulling force and torsion | |
| CN202362101U (en) | Horizontal bearing friction torque measuring device | |
| RU137120U1 (en) | INSTALLATION FOR TESTING SAMPLES FROM MATERIAL WITH EFFECT OF MEMORY OF FORM UNDER COMPLEX THERMAL POWER LOADING | |
| CN205450117U (en) | Electrical sheet material iron core loss test system under motor environment | |
| CN201514298U (en) | Instrument for measuring torque of adjuster | |
| Macek et al. | Energy-saving mechatronic system for fatigue tests of materials under variable-amplitude proportional bending and torsion | |
| RU2345338C1 (en) | Device for determination of performances of transmission with flexible communication | |
| CN204612806U (en) | Electronic balance automatic angle measurement difference machine | |
| CN111766396A (en) | Device and method for measuring time constant of rotating speed probe and preamplifier | |
| CN106092442A (en) | KK bearing method rotation inerttia instrument and measuring method thereof | |
| CN202836871U (en) | Zero balance device for lever type loading machines | |
| CN211180121U (en) | Simple motor fixed-point load performance testing device | |
| RU1777012C (en) | Torque meter | |
| RU2270425C2 (en) | Torquemeter | |
| SU842538A1 (en) | Device for determination of moisture content in fibrous materials | |
| EP0335871B1 (en) | Rheometer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130323 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140127 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160323 |