SU1719935A1 - Устройство дл определени крут щего момента на валу синхронного электродвигател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к силоизмери- тельной технике и может быть использовано дл  контрол  крут щего момента на валу синхронного электродвигател . Целью изоСеть бретени   вл етс  повышение точности. Сигнал с выхода генератора 9 высокой частоты через сумматор 8 поступает в обмотку возбуждени  испытуемого электродвигател  3. При этом в первичных обмотках трансформаторов 1, 2 тока кроме фазных токов присутствуют высокочастотные токи , несущие информацию об угле выдачи ротора. Эти токи с второй вторичной обмотки трансформатора 6 напр жени  через цепочку из фильтра 10, вентили 12 и фильтра 13 поступают на один вход фазового детектора 16, на второй вход которого через цепочку , состо щую из вентильного моста 11, фильтра 14 и фазосдвигающего звена 15, поступают те же токи с второй вторичной обмотки трансформатора 7 напр жени . Сигнал на выходе фазового детектора 16 пропорционален-величине крут щего момента , котора  корректируетс  в умножителе 17 по величине сигнала измерител  18 несимметрии питающей сети. 2 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к силоизмери- тельной технике и может быть использовано дл  контрол  крут щего момента на валу синхронного электродвигател .

Известно устройство дл  измерени  электромагнитного момента синхронного электродвигател , содержащее дифференцирующий и интегрирующий блоки, блоки умножени , сумматор и регистрирующий элемент,

Недостатком данного устройства  вл етс  мала  точность в динамических режимах работы электрической машины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предла- гаемому  вл етс  устройство дл  определени  момента на валу синхронного Электродвигател , содержащее источник питани , дискриминатор, индикатор, датчик тока, два сопротивлени  и датчик напр же- ни . В указанном устройстве измер етс  угол сдвига фаз между током и напр жением статора и величина указанного угла принимаетс  равной моменту. Однако это не совсем так. При изменении питающего на- пр жени  угол сдвига фаз между током и напр жением будет измен тьс , что приводит к высокой погрешности измерени . Кроме того, введение резисторов дл  обеспечени  симметрии питающих двигатель напр жений и токов приводит к снижению КПД.

При использовании указанного устройства дл  определени  момента синхронных двигателей с внешним возбуждением воз- никает существенна  погрешность, так как при изменении величины напр жени  и тока возбуждени  сдвиг фаз между током и напр жением статора существенно измен етс ..

Цель изобретени  - повышение точности .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  определени  крут щего момента на валу синхронного электродви- гател  введены два трансформатора на- пр жени , три фильтра, фазосдвигающее звено, блок умножени , блок измерени  коэффициента несимметрии сети, вентиль , вентильный мост и второй датчик то- ка, причем оба датчика тока выполнены в виде трансформаторов тока, вторичные обмотки которых подключены к первичным обмоткам соответствующих трансформаторов напр жени , при этом конец первой вторичной обмотки первого трансформатора напр жени  подключен к первому входу первого фильтра и вентильного моста, к концу второй и к началу третьей вторичной обмотки первого трансформатора напр жени , а также к концу первой и к началу второй вторичной обмотки второго трансформатора напр жени , конец второй вторичной обмотки которого подключен к второму входу вентильного моста, выход которого последовательно через второй фильтр и фазосдвигающее звено подключен к одному входу фазового детектора, к второму входу которого последовательно через вентиль и третий фильтр подключен выход первого фильтра, второй вход которого подключен к началу второй вторичной обмотки первого трансформатора напр жени , конец третьей вторичной обмотки которого подключен к началу третьей вторичной обмотки второго .трансформатора напр жени , конец которой подключен к первому входу блока измерени  коэффициента несимметрии сети, второй и третий входы которого подключены к началам первых вторичных обмоток соответственно первого и второго трансформаторов напр жени , а выход блока измерени  коэффициента несимметрии сети подключен к первому входу блока умножени , второй вход которого подключен к выходу фазового детектора.

Существенным отличием предлагаемого устройства от прототипа  вл етс , то, что такое его выполнение позвол ет повысить точность по сравнению с прототипом. Исключаетс  необходимость применени  измерительного трансформатора напр жени , включаемого в статорную цепь электродвигател , что повышает безопасность обслуживани  и монтажа устройства. Кроме того, коэффициент несимметрии питающей электродвигатель сети вычисл етс  через значение фазных токов, что позвол ет учесть как величину несимметрии сети, так и несимметрию самого двигател  и скорректировать полученное значение момента на валу в зависимости от величины реального перекоса фаз.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство дл  определени  крут щего момента на валу синхронного электродвигател  содержит два трансформатора 1 и 2, тока включенные в цепь статора синхронного электродвигател  3, вторичные обмотки которых нагружены на резисторы 4 и 5, два трансформатора 6 и 7 напр жени , сумматор 8, генератор 9 высокой частоты, первый фильтр 10, вентильный мост 11, вентиль 12, второй фильтр 13, третий фильтр 14. фазосдвигающее звено 15, фазовый детектор 16. умножитель 17, измеритель 18 несимметрии сети и возбудитель 19.

Устройство работает следующим образом .

Генератор 9 высокой частоты вырабатывает сигнал, частота которого на два пор дка выше частоты питающей электродвигатель сети. Сигнал с выхода генератора через сумматор 8 поступает в обмотку возбуждени  синхронного электродвигател  вместе с сигналом возбуждени , вырабатываемым возбудителем 19. Напр жение высокой частоты, трансформированное из обмотки возбуждени  электродвигател  3 в статорные обмотки, оказываетс  промодулированным по амплитуде . Трансформированное в статор электродвигател , промодулированное по амплитуде напр жение прикладываетс  к внутреннему сопротивлению питающей электродвигатель сети. При этом в первичных обмотках трансформаторов 1 и 2 тока кроме фазных токов, потребл емых электродвигателем , присутствуют высокочастотные , промодулированные по амплитуде токи, несущие информацию об угле выбега ротора синхронного электродвигател . Эти токи меньше фазных токов на три-четыре пор дка.

Известна зависимость между углом выбега ротора и моментом

0,

где К- коэффициент пропорциональности;

©-угол выбега ротора;

М - момент на валу синхронного электродвигател .

На вход первого фильтра 10 поступает сигнал с трансформатора 2 тока через первый трансформатор 6 напр жени . Первый фильтр 10 выдел ет промодулированную по амплитуде высокочастотную составл ющую. тока. Форма выделенного сигнала приведена на фиг. 2 (Ua). Указанное напр жение детектируетс  вентилем 12 (Кб) и перва  гармоника выпр мл емого напр жени  частотой 100 Гц выдел етс  вторым фильтром 13 (Ue). Этот сигнал несет информацию об уг-ловом положении ротора электродвигател  3.

На вход вентильного моста 11 поступает напр жение, пропорциональное фазному току, снимаемому с трансформатора. 1 тока, через второй трансформатор 7 напр жени  Ur. При этом вторые вторичные обмотки трансформаторов 6 и 7 напр жени  включены на входы первого фильтра 10 и вентильного моста 11 в противофазе.

Такое включение указанных обмоток трансформаторов приводит к тому, что если

по каким-либо причинам изменилс  угол сдвига между напр жением и током двигател  3, фазы напр жений на входах первого фильтра 10 и вентильного моста 11 измен 5 ютс  таким образом, что сдвиг фаз между огибающей высокочастотного напр жени  на выходе фильтра и напр жением на выходе двухполупериодного выпр мител  остаетс  посто нным и зависит только лишь от

10 углового положени  ротора электрической машины 3.

На выходе вентильного моста 11 действует пульсирующее напр жение (ид, фиг. 2), пропорциональное фазному току электро15 двигател  3. Перва  гармоника этого напр жени  частотой 100 Гц выдел етс  третьим фильтром 14 и через фазосдвигающее звено 15 поступает на фазовый детектор 16. Фазо- вый сдвиг фазосдвигающего звена 15

20 (р хор.) устанавливаетс  таким, чтобы на холостом ходу напр жение на выходе фазового детектора 16 было равно нулю. Таким образом, на выходе фазового детектора 16 действует сигнал, пропорциональный углу

25 выбега ротора электрической машины 3.

На входы измерител  18 коэффициента несимметрии сети с трансформаторов 6 и 7 напр жени  поступают сигналы, пропорциональные токам в фазных обмотках

30 электродвигател . Причем ток третьей фазы получен путем суммировани  с последующей инверсией токов первых двух фаз электродвигател , что достигаетс  соответствующим включением третьих вторич35 ных обмоток трансформаторов 6 и 7.

На выходе измерител  коэффициента несимметрии сети получают напр жение, равное.

11 - Unp Робр 40U1 Unp

(2)

где Unp. - напр жение, пропорциональное пр мой симметричной составл ющей тока электродвигател ;

Уобр - напр жение, пропорциональное

45 обратной симметричной составл ющей тока электродвигател .

Умножитель 17 перемножает сигнал, приход щие с измерител  18 коэффициента несимметрии сети и выхода фазового детек50 тора 16. При этом осуществл етс  компенсаци  погрешности определени  момента на валу синхронного электродвигател , вызванна  как несимметрией питающей электродвигатель сети, так и несимметрией

55 самой электрической машины. Выход умножител   вл етс  выходом устройства.

Таким образом, предлагаемое выполнение устройства дл  определени  крут щего момента на валу синхронного электродвигател  позвол ет повысить его точность по сравнению с прототипом, исключить из него измерительный трансформатор напр жени .

Claims (1)

1. Формула изобретен и   Устройство дл  определени  крут щего момента на валу синхронного электродвигател , содержащее фазовый детектор и датчик тока, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены два трансформатора напр жени , три фильтра , фазосдвигающее звено, блок умножени , блок измерени  коэффициента несимметрии сети, вентиль, вентильный мост и второй датчик тока, причем оба датчика тока выполнены в виде трансформаторов тока, вторичные обмотки которых подключены к первичным обмоткам соответствующих трансформаторов напр жени , при этом конец первой вторичной обмотки первого трансформатора напр жени  подключен к первым, входам первого фильтра и вентильного моста, к концу второй и к началу третьей вторичных обмоток первого трансформатора напр жени , а

   также к концу первой и к началу второй вторичной обмотки второго трансформатора напр жени , конец второй вторичной обмотки которого подключен к второму входу

   вентильного моста, выход которого последовательно через второй фильтр и фазосд- зигающее звено подключен к первому входу фазового детектора, к второму входу которого последовательно через вентиль и третий фильтр подключен выход первого фильтра, второй вход которого подключен к началу второй вторичной обмотки первого трансформатора напр жени , конец третьей вторичной обмотки второго трансформатора напр жени , конец которой подключен к первому входу блока измерени  коэффициента несимметрии сети, второй и третий входы которого подключены к началам первых вторичных обмоток соответственно первого и второго трансформаторов напр жени , а выход блока измерени  ко- эффициента несимметрии сети подключен к первому входу блока умножени , второй вход которого подключен к выходу фазового

   детектора.