SU789951A1 - Устройство дл определени положени и величины магнитного потока в зазоре электрической машины переменного тока - Google Patents

Description

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в системах частотного управления электрическими машинами переменного тока. 5

Известен электромашинный датчик положения, состоящий из трехфазной машины с фазным ротором и решающего блока.

Трехфазная машина с фазным рото- 1С ром посажена непосредственно на вал синхронного двигателя и питается со стороны статора напряжением повышенной частоты. На стороне ротора напряжение снимается, но уже модулиро- 15 ванное частотой вращения синхронного двигателя. Напряжение ротора, а также трехфазное напряжение, подаваемое на статор, подводится к решающему блоку который работает как демодулятор и 20 выдает трехфазный сигнал, фаза которого определяет положение ротора синхронного двигателя [1J.

Недостатком этого датчика являе.-- 25 ся высокая стоимость, трудоемкость сочленения с валом, необходимость редуктора, сложность преобразования сигналов и неточность регулирования, связанная с неучетом насыщения и 30 сложного распределения потока в машине .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, состоящее из двух датчиков Холла, сдвинутых на 90 эл. град, и электронного блока, формирующего две составляющие СО 6 У и 40? У единичного вектора, который постоянно следует за направлением поля

Недостатком этого устройства является то, что оно рассчитано на синусоидальную форму кривой распределения основного потока и для синхронных машин с явновыраженными полюсами, где поток несинусоидален, имеет низкую точность.

Цель изобретения - повышение точности определения положения и величины магнитного потока путем выделения первой гармонической составляющей из распределения потока в зазоре электрической машины.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения положения и величины магнитного потока в зазоре электрической машины переменного тока, содержащее 2 датчика Холла, расположенные на расточке статора машины, и усилители, вве789951 · на поясняю-эд гармосхема деньг четыре датчика Холла и два сумматора, причем четыре входа одного сумматора соединены через усилители с выходами соответственно первого, второго, третьего и четвертого датчиков Холла, а четыре входа другого сумматора соединены через усилители с выходами соответственно третьего, четвертого, пятого и шестого датчиков Холла, угловое расстояние между точками установки нечетных датчиков Холла равно -fa ,дуговое расстояние между точками установки четных датчиков Холла относительно точек установки нечетных датчиков равно где , равны соответственно^ половине периода третьей и пятой гармоник магнитного потока.

На фиг’ 1 изображена схема расположения датчиков Холла по расточке статора электрической машины; фиг. 2 - временные диаграммы, щие способ исключения третьей ники; на фиг. 3 - структурная предлагаемого устройства.

На фигурах приняты следующие обозначения. 1 - 6 - точки измерения маг.нитного потока датчиками Холла в зазоре электрической машины; половина периода третьей гармоники; ТГ - половина периода пятой гармоники; сЦ - угол между началом отсчета и точкой 1 установки первого датчика Холла; - координатные оси;

Ф^ - - поток, измеренный, соответственно в точках 1-6 датчиками Холла;

соответственно первая гармоника потока, третья гармоника потока, суммарный поток, содержащий первую и третью гармоники; - 7_fe дачики Холла, установленные в точках 1-6; 8 - 3_& усилители; 9,10 - сумматоры. '

Устройство работает следующим образом.

Изменения основного потока воздушного зазора в разных точках по окруж. ности расточки статора представляют собой периодические функции угла поворота ротора, одинаковые по форме,, отличающиеся на постоянный коэффициент по амплитуде в зависимости от того, где производится измерение, в пазу или на зубце, и сдвинутые в пространстве на 60 эл. град. Исследования измерений основного, потока показывают, что кривые основного-потока имеют пятую и третью гармонические составляющие. Если замерить поток в трех точках 1,3,5 статора сдвинутых друг относительно друга на 60 эл.град т. е. на угол, соответствующий половине периода третьей гармоники, то суммы измерений, сделанных в точках 1 и 3 (фиг. 1)и соответственно в точ- ках 3 и 5, дадут кривую изменения вектора основного потока, не имеющую третьей гармоники. Если измерить поток еще в трех точках 2,4,6, сдвинутых .между собой на 60 эл. град, и на эл. град., т. е. на половину периода пятой гармонической, относительно первой тройки точек измерения, то суммы измерений, сделанных в точках

1.3.2.4 и соответственно 3,5,4,6 дадут кривые изменения составляющих вектора первой гармоники потока в зазоре, т. е. не содержат пятую и третью гармонические составляющие. Сдвиг между кооррдинатными осями равен в данном случае 60 эл. град.,

т. е. расстоянию между датчиками в первой группе (фиг. 1).

Суммирование измерений, сделанных датчиками в точках 1,3,2,4 и соответственно для другой оси в точках

3.5.6.4 дает составляющие по двум осям, которые не будут иметь третьей и пятой гармоник (фиг. 3).

Технико-экономический эффект изобретения связан с улучшением точности регулирования, что позволяет уменьшить расход электроэнергии и поднять производительность агрегатов. Так как область применения предложения - мощный частотно-регулируемый электропривод размольных агрегатов для руды, цемента, мощные насосные и вентиляционные установки, металлургический электропривод, указанный эффект составляет не менее 0,5 млн. руб. в год.

Claims (2)

1. даны четыре датчика Холла и два сумматора , причем четыре входа одного сумматора соединены через усилители с выходами соответственно первого, второго, третьего и четвертого датчиков Холла, а четыре входа другого сумматора соединены через усилители с выходами соответственно третьего, четвертого, п того и шестого датчико Холла, угловое рассто ние между точками установки нечетных датчиков Хол ла равно -у ,дуговое рассто ние между точками установки четных датчиков XojiJia относительно точек установки нечетных датчиков равно Тд. где Xi 1 Тэ- равны соответственно: половине периода третьей и п той гармоник магнитного потока. На фиг 1 изображена схема расположени  датчиков Холла по расточке статора электрической машины; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн  щие способ исключени  третьей гармоники; на фиг. 3 - структурна  схема предлагаемого устройства. На фигурах прин ты следующие обоз начени . 1 - б - точки измерени  маг нитного потока датчиками Холла в зазоре электрической машины; -jr половина периода третьей гармоники; У - половина периода п той гармоники; сС - угол между началом отсче и точкой 1 установки первого датчика Холла; x,v - координатные оси; Ф - Ф - поток, измеренный, соответ ственно в точках 1-6 датчиками Холла -соответственно перва  гармоника потока, треть  гармоника прто ка, суммарный поток, содержащий первую и третью гармоники; 7 дачики Холла, установленные в точках 1-6; 8 - 3 усилители; 9,10 - сумматоры . , , Устройство работает следующим образом . Изменени  основного потока воздуш ного зазора в разных точках по окруж ности расточки статора представл ют собой периодические функции угла поворота ротора, одинаковые по форме,, отличающиес  на посто нный коэффициент по амплитуде в зависимости от того, где производитс  измерение, в пазу или на зубце, и сдвинутые в про странстве на 60 эл. град. Исследовани  измерений основного, потока показывают , что кривые основного-потока имеют п тую и третью гармонические составл ющие. Если замерить поток в трех точках 1,3,5 статора сдвинутых друг относительно друга на 60 эл.гра т. е. на угол, соответствующий половине периода третьей гармоники, то суммы измерений, сделанных в точках 1 и 3 (фиг. 1)и соответствённо в точ ках 3 и 5, дадут кривую изменени  вектора основного потока, не имеющую .третьей гармоники. Если измерить пот еще в трех точках 2,4,6, сдвинутых между собой на 60 эл. град, и на 36 эл. град., т. е. на половину периода п той гармонической, относительно первой тройки точек измерени , то суммы измерений, сделанных в точках 1,3,2,4 и соответственно 3,5,4,6 дадут кривые изменени  составл ющих вектора первой гармоники потока в зазоре, т. е. не содержат п тую и третью гармонические составл ющие. Сдвиг между кооррдинатными ос ми равен в данном случае 60 эл. град., т. е. рассто нию между датчиками в первой группе (фиг. 1). Суммирование измерений, сделанных датчиками в точках 1,3,2,4 и соответственно дл  другой оси в точках 3,5,6,4 дает составл ющие по двум ос м, которые не будут иметь третьей и п той гармоник (фиг. З). Технико-экономический эффект изобретени  св зан с улучшением точности регулировани , что позвол ет уменьшить расход электроэнергии и подн ть производительность агрегатов. Так как область применени  предложени  - мощный частотно-регулируемый электропривод размольных агрегатов дл  руды, цемента, мощные насосные и вентил ционные установки, металлургический электропривод, указанной эффект составл ет не менее 0,5 млн. руб. в год. Формула изобретени  Устройство дл - определени  положени  и величины магнитного потока в зазоре электрической машины переменного тока, содержащее 2 датчика Холла, расположенные на расточке статора машины, и усилители, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности определени , в него введены четыре датчика Холла и два сумматора, причем четыре входа одного сумматора соединены через усилилители с выходами соответственно первого , второго, третьего и четвертого датчиков Холла, четыре входа другого сумматора соединены через усилители с выходами соответственно третьего, четвертого, п того и шестого датчиков Холла, угловое рассто ние между точками установки нечетных датчиков Холла равно у , а угловое рассто ние между точками установки четных датчиков Холла относительно точек установки нечетных датчиков равно ,j , где -Jt, и - равны соответственно половине периода третьей и п той гармоник магнитного потока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Brown Boweri M.itt, 1970.57. № 3.
2. 2.Патент ФРГ 1941312, кл. 01 25/00, прототип .