SU1200146A1

SU1200146A1 - Устройство дл определени нагрузочного момента электродвигател

Info

Publication number: SU1200146A1
Application number: SU833714853A
Authority: SU
Inventors: Николай Борисович Затрубщиков; Юрий Леонович Полунов; Виктор Владимирович Макаров
Original assignee: Предприятие П/Я А-7690
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1983-12-30
Publication date: 1985-12-23

Abstract

Изобретеиие относитс к силоизмерительной технике, может быть использовано дл определени нагрузочного момента злектродвигател и позвол ет повысить точность. Дл этого устройство содержит датчик 1 электромагнитного момента, датчик 2 частоты вращени , первьй сумматор 3, апериодическое звено 4 и второй сумматор 5. Сигнал сумматора 11 поступает на суммирующий вход первого сумматора 3, на второй суммирующий вход которого и на вычитающий вход второго сумматора 5 поступает сигнал с выхода сумматора 19 датчика 2 частоты вращени . 1 ил. (Л

Description

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для определения нагрузочного момента электродвигателя.

Целью изобретения является повыше-5 ние точности.

На чертеже представлена структурная схема устройства для определения нагрузочного момента электродвигателя.

Устройство' содержит датчик I электромагнитного момента, датчик 2 частоты вращения, первый сумматор 3, апериодическое звено 4 и второй сумматор 5. 15

Датчик 1 электромагнитного момента подключен к суммирующему входу первого сумматора 3, датчик 2 частоты вращения - к второму суммирующему входу первого сумматора 3 и к вычи- 20 тающему входу сумматора 5, выход которого подключен к одному собственному суммирующему входу и к вычитающему входу первого сумматора 3, выход которого через апериодическое 25 звено 4 подключен к второму суммирующему входу второго сумматора 5.

Кроме того, для определения ускорения вращения ротора в устройство может быть введен третий сумматор 6, 30 суммирующий вход которого подключен к датчику 1 электромагнитного момента, а вычитающий - к выходу второго сумматора 5.

Для определения нагрузочного момента асинхронного электродвигателя датчик 1 электромагнитного момента и датчик 2 частоты вращения ротора могут быть выполнены следующим образом. .

Датчик 1 электромагнитного момента содержит пять сумматоров 7 11, дна интегратора 12 и 13 и два блока 14 и 15 перемножения. Два входа сумматора 7 И один вход сумма- 45 тора 8 приспособлены для подключения к ним фазных напряжений питания электродвигателя. Второй вход сумматора 8 и два входа сумматора 9 приспособлены для подключения к ним сиг-50 налов, пропорциональных фазным токам питания электродвигателя. Выход сумматора 7 подключен к одному входу сумматора 10, второй вход которого подключен к выходу сумматора 9 и к 55 первому входу блока 14 перемножения.· Выход сумматора 8 через интегратор 12 подключен к второму входу блока 14 перемножения, выход которого подключен к одному входу сумматора 11,' второй вход которого подключен к выходу блока 15 перемножения. Выход сумматора 10 через интегратор . 13 подключен к первому входу блока 15 перемножения, второй вход которого подключен к второму входу сумматора 8.

Датчик 2 частоты вращения содержит четыре сумматора 16-19, два блока 20 и 21 возведения в квадрат, блок 22 деления и задатчик 23.

При этом входы сумматоров 16 и 17 подключены к элементам датчика 1 электромагнитного момента. В частности, один вход сумматора 16 подключен к второму входу суммато- .. ра 8, а второй - к выходу интегратора 12. Один вход сумматора 17 подключен к выходу сумматора 11.

Выходы сумматоров 16 и 17 через соответствующие блоки 20 и 21 возведения в квадрат подключены к соответствующим входам сумматора 18, выход которого подключен к одному входу блока 22 деления, выход которого подключен к одному входу сумматора 19, к второму входу которого подключен задатчик 23. Причем к второму входу блока 22 деления подключен выход сумматора 11 датчика 1 электромагнитного момента.

Устройство для определения нагрузочного момента электродвигателя работает следующим образом.

Измеренные значения токов и напряжений в фазах статора контролируемого электродвигателя поступают на входы датчика 1 электромагнитного момента и соответственно на входы сумматоров 7 - 9. В общем случае сигналы, пропорциональные значениям токов и напряжений в фазах, могут додаваться на входы датчика частоты вращения, однако в приведенном примере благодаря использованию части •составляющих датчика 1 электромагнит· ного момента для предварительных операций по определению частоты вращения, на входы датчика 2 частоты вращения поступают сигналы тока и напряжения только одной фазы. В датчике 1 определяется электромагнитный момент М_эдпо зависимости ’ey' ¹5*Ъ где >ф₅у“ проекция результирующего вектора потокосцепле- < ния статора на оси Х,\ прямоугольной системы координат, неподвижной 5 относительно статора;

<<5_Х1<5у~ проекции результирующего вектора тока статора на оси X,Υ этой системы координат; Ю

Ир- число пар полюсов.

В сумматорах 7 и 9 определяются соответственно проекции вектора напряжения статора U по фазным значениям напряжений по зависимости и проекции вектора тока статора в соответствии с зависимостью

Соответствие исходных значений сумматоров 7 и 9 указанным зависимостям обеспечивается требуемыми весовыми коэффициентами по входам. Аналогично обеспечивается правильность функционирования всех сумматоров , входящих в состав датчика 1 электромагнитного момента и датчика 2 частоты вращения. В сумматорах 8 и 10 определяются производные проекций вектора потокосцепления статора

зависимостям

где Rg - активное сопротивление фазы статора.

Интеграторами 12 и 13 производится интегрирование сигналов выхода 45 сумматоров 9 и 10 и получение значений, пропорциональных и^. С выходов интеграторов 12 и 13 сигналы поступают на одни входы блоков 14 и 15 перемножения и на входы 50 датчика 2 частоты вращения. В блоках 14 и 15 перемножения производится перемножение сигналов, пропорциональных значениям <?_5Х , ι _Sy и 'j , а в сумматоре 11 - вычисление 55 электромагнитного момента., В сумматорах 16 и 17 датчика 2 частоты вращения обеспечивается вычисление проекций вектора потокосцепления ротора по зависимостям

где L,, - индуктивность рассеяния статора и ротора соответственно;

L п) - индуктивность намагничивающего контура;

L ₈L ₂ ~ полная индуктивность ротора.

Сигналы с выходов сумматоров 16 и 17 поступают на входы блоков 20 ' и 21 возведения в квадрат, а затем на входы сумматора 18, где производится вычисление квадрата модуля вектора потокосцепления ротора

2,2 ^{= +} *

С выхода сумматора 18 сигнал поступает на вход делителя блока 22 деления, на вход делимого которого поступает сигнал с выхода сумматора 11 датчика электромагнитного момента. С помощью блока 22 деления производится вычисление частоты скольжения ротора в соответствии с выражением

Rr Мэм где R_r - приведенное к статору активное сопротивление фазы ротора.

Сигнал с выхода блока. 22 деления поступает на один из входов сумматора 19, на второй вход которого поступает сигнал с выхода задатчика 23.'Последним моделируется сигнал, эквивалентный частоте вращения вектора напряжения (тока). В частотнорегулируемом приводе частота вращения вектора напряжения (тока) является изменяемой величиной, равной Ц)₆ = 217 f_g , в нерегулируемом и регулируемом путем изменения скольжения электропривода (J_e = const и равна 2 % f _сети .

Таким образом, на выходе сумматора 19 вырабатывается сигнал, эквивалентный частоте вращения привода со в соответствии с выражением ω =ω₆~ω_R .

Сигнал с выхода сумматора 11 датчика 1 электромагнитного момента поступает на суммирующий вход первого сумматора 3, на второй суммирующий вход которого и на вычитающий вход второго сумматора 5 поступает сигнал с выхода сумматора 19 датчика 2 частоты вращения.

Поскольку апериодическое звено 4 имеет передаточную функцию вида

Эд- -T-hip где 3 - суммарный момент инерции электромеханической системы-; привода;

Ир - число пар полюсов, то на выходе сумматора 5 устанавливается сигнал, пропорциональный нагрузочному моменту М_с:

=Μ,_Μ-^·ω_ρ.

Сумматор 6 обеспечивает вычисление ускорения привода в соответст|вии с выражением ^s at ·ν^ΐΜ~·^Μ6·

Claims

Изобретение относитс к силоиэмерительной технике и может быть использовано дл определени нагрузочного момента электродвигател . Целью изобретени вл етс повьш ние точности. На чертеже представлена структур на схема устройства дл определени нагрузочного момента электродвигател .. Устройство содержит датчик I электромагнитного момента, датчик 2 частоты вращени , первый сумматор 3 апериодическое звено 4 и второй сумматор 5. . Датчик 1 электромагнитного момен та -подключен к суммирующему входу п вого сумматора 3, датчик 2 частоты вращени - к второму суммирующему входу первого сумматора 3 и к вычитающему входу сумматора 5, выход ко торого подключен к одному собственному суммирующему входу и к вычитаю щему входу первого сумматора 3, выход которого через апериодическое звено 4 подкл10чен к второму суммирующему входу второго сумматора 5. Кроме того, дл определени уско рени вращени ротора в устройство может быть введен третий сумматор 6 суммирующий вход которого прдклю .чей к датчику 1 электромагнитного момента, а вычитающий - к выходувторого сумматора 5. Дл определени нагрузочного, момента асинхронного электродвигател датчик 1 электромагнитного момента и датчик 2 частоты вращени ротора могут быть вьшолнены следующим образом . Датчик 1 электромагнитного момента содержит п ть сумматоров 7 11 , два интегратора .12 и 13 и два блока 14 и 15 перемножени . Два входа сумматора 7 и один вход сумма тора 8 приспособлены дл подключени к ним фазных напр жений питани электродвигател . Второй вход сумма тора 8 и два входа сумматора 9 приспособлены дл подключени к ним си налов, пропорциональных фазным тока питани электродвигател . Выход сум матора 7 подключен к одному входу сумматора 10, второй вход которого подключен к вьгходу сумматора 9 и к первому входу блока 14 перемножени Выход сумматора 8 через интегратор 1 подк;тючен к второму входу блока 14 перемножени , выход которого подключен к одному входу сумматора 11, второй вход которого подключен к выходу блока 15 перемножени . Выход сумматора 10 через интегратор . 13 подключен к первому входу блока 15 перемножени , второй вход которого подключен к второму входу сумматора 8. Датчик 2 частоты вращени содержит четьфе сумматора 16-19, два блока 20 и 21 возведени в квадрат, блок 22 делени и задатчик 23. При этом входы сумматоров 16 и 17 подключены к элементам датчика 1 электромагнитного момента. В частности, один вход сумматора 16 подключен к второму входу сумматора 8, а второй - к выходу интегратора 12. Один вход сумматора 17 подключен к выходу сумматора 11. Выходы сумматоров 16 и 17 через соответствующие блоки 20 и 21 возведени в квадрат подключены к соответствующим входам сумматора 18, выход которого подключен к одному входу блока 22 делени , выход которого подключен к одному входу сумматора 19, к второму входу которого подключен задатчик 23. Причем к второму входу блока 22 делени подк .1дачен выход сумматора 11 датчика 1 электромагнитного момента. Устройство дл определени нагрузочного момента электродвигател работает следуюп1им образом. .. Измеренные значени токов и напрйжений в фазах статора контролируемого электродвигател поступают на входы датчика 1 электромагнитного момента и соответственно на входы сумматоров 7 - 9. В общем случае сигналы, цропорциональные значени м токов и напр жений в фазах, могут подаватьс на входы датчика частоты вращени , однако в приведенном примере благодар использованию части составл ющих датчика 1 электромагнитного момента дл предварительных операций по определению частоты вращени , на входы датчика 2 частоты вращени поступают сигналы тока и напр жени только одной фазы. В датчике 1 определ етс электромагнитный момент М.-дПО зависимости , где (j «Vgu проекци результирующе вектора потокосцеплени статора на оси Х, пр моугольной системы координат, неподвижной относительно статора; проекции результирующе го вектора тока статор на оси X,Y этой систе координат; 2 р - число п.ар полюсов. В сумматорах 7 и 9 определ ютс соответственно проекции вектора нап р жени статора U gu по фазным знач« ни м напр жении по зависимости . и проекции вектора тока статора в соответствии с зависимостью Чч( Соответствие исходных значений сумматоров 7 и 9 указанным зависимост м обеспечиваетс требуемыми весовыми коэффициентами по входам. Аналогично обеспечиваетс правильность функционировани всех сумматоров , вход щих в состав датчика Г электромагнитного момента и датчика 2 частоты вращени . В сумматорах 8 и 10 определ ютс производные проек ций вектора потокосцеплени статора по зависимост м и.,-Ц. --Usy- -j S где Rg - активное сопротивление фазы статора. Интеграторами 12 и 13 производит с интегрирование сигналов выхода сумматоров 9 и 10 и получение значе ний, пропорциональных Vex S4 выходов интеграторов 12 и 13 сигналы поступают на одни входы блоков 14 и 15 перемножени и на входы датчика 2 частоты вращени . В блоках 14 и 15 перемножени производит с перемножение сиглалов, пропорцио нальных значени м 54 s( а в сумматоре 1 - вычисление электромагнитного момента,:В сумматорах 16 и 17 датчика 2 частоты вращени обеспечиваетс вычисление 464 проекций вектора потокосцеплени ротора по зависимост м ..(L..)ч.i (b.. 1,,, Lj - индуктивность рассе ни статора и ротора соответственно; L - индуктивность намагничивающего коитура; полна индз тивность ротора. Сигналы с выходов сумматоров 16 и 17 поступают на входы блоков 20 и 21 возведени в квадрат, а затем на входы сумматора 18, где производитс вычисление квадрата модул вектора потокосцеплени ротора 22,2 й С выхода сумматора 8 сигнал поступает на вход делител блока 22 делени , на вход делимого которого поступает сигнал с выхода сумматора 11 датчика электромагнитного момента . С помощью блока 22 делени производитс вычисление частоты скольжени ротора в соответствии с выражением 2 Йй 9м f)2 р fp где R(j - приведенное к статору активное сопротивление фазы ротора . Сигнал с выхода блока. 22 делени поступает на один из входов сумматора 19, на второй вход которого поступает сигнал с выхода задатчика 23.Последним моделируетс сигнал , эквивалентный частоте вращени вектора напр жени тока). В частотнорегулируемом приводе частота вращени вектора напр жени (тока) вл етс измен емой величиной, равной :0д 21 , в нерегулируемом и регулируемом путем изменени скольжени электропривода (J const и равна 2 % f сети Таким образом, на выходе сумматора 19 вырабатьшаетс сигнал, эквивалентный частоте вращени привода со в соответствии с выражением . 5 Сигнал с выхода сумматора 11 да чика 1 электромагнитного момента поступает на суммирующий вход перв го сумматора 3, на второй суммирую щий вход которого и на вычитающий вход второго сумматора 5 посту пает сигнал с выхода сумматора 19 .датчика 2 частоты вращени . Поскольку апериодическое звено 4 имеет передаточную функцию ви 1 -t-D/Z где 3 - суммарный момент инерции электромеханической систем привода; 2р- число пар полюсов, то на выходе сумматора 5 устанавливаетс сигнал, пропорциональньй нагрузочному моменту ( ы-1-м,м-АЛ с) M,--U)p MC MC-CO-V lOJZp. Р 66 Сумматор 6 обеспечивает вычисление ускорени привода в соответствии с выражением Зсо р f ,«-M,). Формула изобретени Устройство дл определени нагрузочного момента электродвигател , содержащее трехвходовый сумматор, подключенный через апериодическое звено к одному входу второго сумматора , датчик электромагнитного момента , подключенный к первому входу трехвходового сумматора, и датчик частоты вращени , подключенный к вторым входам трехвходового и второго сумматоров, отличающеес тем, что, с целью повышени его точности, второй сумматор снабжен третьим входом, которьш вместе с третьим входом трехвходового сумматора подключен к выходу второго сумматора.