SU851660A1 - Способ измерени температурных ва-РиАций пАРАМЕТРОВ элЕКТРОпРиВОдОВ - Google Patents

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к определению температурных вариаций параметров электроприводов. _

В данном случае под параметрами ⁹ понимаются в первую очередь активное и реактивное сопротивление главной цепи, изменение которых под действием окружающей среды и внутренних теплопотерь приводит к соответствующему ^и изменению тока в цепи даже при рабо- . те на постоянную нагрузку, а также к измерению частоты вращения. Изменение вторичных параметров (тока и частоты вращения) вызваны тем, ^то из-за из- 15 менения сопротивления главной цепи двигатель работает фактически на иной искусственной характеристике, чем та, которая рассчитана для нормирующей температуры (обычно 75°С). 20

Все эти изменения можно промоделировать специальным устройством - тепловой моделью электродвигателя, которое с определенной погрешностью может формировать сигнал,пропорциональный 25 температурным изменениям сопротивления силовой цепи(как обмотки якоря, так и цепей преобразователя).Это позволяет реализовать достаточно простые и эффективные системы управления по 30 возмущению. Однако для их реализаций необходимо располагать информацией об исходных значениях термозависимых параметров, характере их изменения в зависимости от нагрузки, температуры привода.

В общем случае электрические параметры электропривода (сопротивление, ток, напряжение), а также температура измеряются известными мето-, дами техники измерений [1].

Недостатком такого метода является его принципиальная неточность, вызванная тем, что теплораспределение, а следовательно, и вариации параметров машин в существенной степени зависят от нагрузки.

Показано, что от нагрузки зависят пртери в меди и стали, коэффициент теплоотдачи 12). С другой стороны, практически не существует нагрузочной машины, параметры которой не зависят от температуры. Это вносит значительную погрешность в результат измерения.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату способ измерения температурных вариаций параметров электроприводов путем приведения их во вращение, нагрузки, измерения скорое ти вращения и изменения раметра за определенный времени [3].

Наличие вращающегося искомого паинтервал контакта в измерителе уменьшает точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности в определении температурных вариаций параметров.

Поставленная цель достигается тем, что измерения производят в режиме холостого хода и короткого замыкания привода измеряют начальное значение параметра А_о холодной машины и величину и знак изменения параметра при нагреве машины до установившейся температуры в режиме короткого замыкания ДА_к_з и в режиме холостого хода δΑ_χχ , время установления этих изменений соответственно _ъ и Д’С'хх , скорость вращения при холостом ходе ихх , а изменение искомого параметра для заданной скорости вращения определяют' по формуле где ^κχχ^ζ л А хх ---------1

XX _к ' .. ΑΔΛιΧ- ,

КД к.з30 значение параметра;

А — искомое к — коэффициент пропорциональное» ти, зависящий от частоты враг __ щения;

t — температура привода в ’устано,вившемся режиме, знак плюс берется в случае восходящего, а знак минус - в случае нисходящего характера зависимости параметра от температуры.

На фиг. 1 и 2 изображена зависимость коэффициента пропорциональности между параметром и температурой, с одной стороны, и частоты вращения с другой. Эта зависимость построена в координатных осях, где по линии ординат отложено значение коэффициента, по абсциссе - значение частоты вращения (фиг. 1 иллюстрирует нисходящий, фиг. 2 - восходящий характер зависимости).

Следует оговорить, что привод имеет две группы параметров, зависящих от температуры: первичные и вторичные^ Под первичными понимается сопротивление электрической цепи, индуктивность, магнитное сопротивление, проводимость изоляции. К числу вторичных параметров относятся ток, напряжение как в главной цепи, так и в цепи возбуждения, зависящие от вторичных параметров. Предлагаемый способ может быть применен как для первичных, так и для вторичных параметров.

Способ осуществляется следущим образом. ,

Сначала определяются параметры машин (привода) в исходном состоянии при температуре окружающей среды и хорошо просушенной изоляции А _о . К таким параметрам можно отнести, собственно, только сопротивление, взаимоиндуктивность и индуктивность якорной цепи, остальные (вторичные) про-¹· являются только при работе машины. После определения параметров производится включение машины на холостом ходу. Значение тока или других вторичных параметров после, протекания электромагнитных и электромеханических переходных процессов принимаются за начальные значения вторичных параметров А_а . Далее при работе машины происходит выделение тепла, воздействующее на параметры, которые изменяют свои значения вследствие нагрева. Должно быть зафиксировано устойчивое изменение.Для этого время работы машины должно составлять не менее трех постоянных времени нагрева ’самого массивного элемента машины.

Практически можно считать температурный режим установившимся, если в течение часа температура изменяется не более чем на один градус.

Необходимо фиксовать температуру меди, стали, статора, желательно измерить и температуру ротора, однако, это технически достаточно сложно. После прошествия необходимого времени нужно зафиксировать вторичные параметры и их изменение ДА χχ за время Д'С'хх , отключить машину и как можно быстрее измерить первичные (сопротивление, индуктивность) параметры, когда искажения температурного поля относительно невелики. В этом случае, кроме того, можно применять логарифмическую экстраполяцию результатов измерений. ' .

После первого опыта машина должна полностью остыть до первоначальной температуры. Затем приступают ко второму опыту (короткого замыкания). Вал двигателя надлежащим образом закрепляется наподвижно, а к зажимам подводятся пониженное напряжение, обеспечивающее в первый момент времени номинальный ток (обычно 10-25% от номинала). Величина этого напряжения определяется заранее. Выдержка времени и контроль температуры и изменения параметра ΔΑ χ производим аналогично первому опыту. Результат опыта отражается в соответствующем документе.

Обычно из-за более интенсивного температурного режима изменения во втором случае более явно выражены, чем в первом.

После получения списков необходимых вариаций, можно переходить к об65 работке информации, в частности к опк ределению зависимостей отображающих связь вариаций и температур. Температурные изменения параметра А опи-» сывают формулой

А « А _о + К-Ь , где А - искомое изменение (вариация) 'параметра, • - значение параметра при нормирующей температуре,

- температурный коэффициент^

- температура. ДО этом предполагается, что вапараметров обусловлены первой - -------------- -----------!------ КрО(

A_o к t

При риации степенью изменения номенклатуры ме того, сам коэффициент й претерпевает изменение, обусловленные вариацией коэффициента теплоотдачи в зависимости от частоты Образом имеем к - аАкз.

Предлагаемый способ определения термовариаций параметров по опыту термовариационного холостого хода и короткого замыкания , учитывает измене'· ние соотношения между потерями в меди и стали при максимальной и нулевой частоте вращения; возможность нагрева до любых температур при отсутствии специальных устройств; не требует запуска рабочего механизма. Кроме того, способ характеризуется гфо1стотой реализации и быстротой опыта.

Claims (1)

1. вращение, нагрузки, измерени  скорос ти вращени  и изменени  искомого параметра за определенный интервал времени 3. Наличие вращающегос  контакта в измерителе уменьшает точность измерени . Цель изобретени  - повышение точности и достоверности в определении температурных вариаций параметров. Поставленна  цель достигаетс  тем что измерени  производ т в режиме хо лостого хода и короткого замыкани  привода измер ют начальное значение параметра Ар холодной машины и величину и знак изменени  параметра при нагреве машины до установившейс  температуры в режиме короткого замыкани  и в режиме холостого хода ДА. , врем  установлени  этих изменений соответственно .. и , скорость вращени  при холостом ходе lijtx а изменение искомого параметра дл  заданной скорости вращени  определ ют по формуле , ..CKv4- K3. h к..-ь. дАхх Чх U.T А - искомое значение параметра; k - коэффициент пропорцйональнос ти, завис щий от частоты вра щени ; t - температура привода в «устано . вившемс  режиме, знак плюс беретс  в случае восход щего , а знак минус - в слу чае нисход щего характера зависимоети параметра от температуры. На фиг. 1 и 2 изображена зависимость козффициента пропорциональнос ти между параметром и температурой, с одной стороны, и частоты вращени  с другой. Эта зависимость построена в координатных ос х, где по линии ординат отложено значение коэффицие та, по абсциссе - значение частоты вращени  (фиг. 1 иллюстрирует нисхо д щий,. фиг. 2 - восход щий характер зависимости) . Следует оговорить, что привод им ет две группы параметров, завис щих от 1;емпературы: первичные и вторичные Под первичными понимаетс  сопр тивление электричехзкой цепи, индуктивность , магнитное сопротивление, проводимость изол ции. К числу втор ных параметров относ тс  ток, напр  жение как в главной цепи, так ив цепи возбуждени , завис щие от вторичных параметров. Предлагаемый спо соб может быть применен как дл  пер вичных, так и дл  вторичных парамет ров . Способ осуществл етс  следущим образом. / Сначала определ ютс  параметры машин (привода) в исходном состо нии при температуре окружающей среды и хорошо просушенной изол ции А . К таким параметрс1М можно отнести, собственно , только сопротивление, взаимоиндуктивность и индуктивность  корной цепи, остальные (вторичные) про вл ютс  только при работе машины. После определени  параметров производитс  включение машины на холостом ходу. Значение тока или других вторичных параметров после, протекани  электромагнитных и электромеханических переходных процессов принимгиотс  за начальные значени  вторичных параметров Piff . далее при работе машины происходит выделение тепла, воздействующее на параметры, которые измен ют свои значени  вследствие нагрева . Должно быть зафиксировано устойчивое изменение.Дл  этого врем  работы машины должно составл ть не менее трех посто нных времени нагрева самого массивного элемента машины. Практически можно считать температурный режим установившимс , есЛи в течение часа температура измен етс  не более чем на один градус. Необходимо фиксовать температуру меди, стали, статора, желательно измерить и температуру ротора, однако. это технически достаточно сложно. После прошестви  необходимого времени нужно зафиксировать вторичные параметры и нх изменение ЛА ;.х за врем  лСхх , отключить машину и как можно быстрее измерить первичные (сопротивление , индуктивность) параметры , когда искажени  температурного пол  относительно невелики. В этом случае, кроме того, можно примен ть логарифмическую экстрапол цию результатов измерений. , После первого опыта машина должна полностью остыть до первоначальной температуры. Затем приступают ко второму опыту (короткого Зс1мыкани ) . Вал двигател  надлежащим образом закрепл етс  наподвижно, а к зажимам подвод тс  пониженное напр жение, обеспечивающее в первый момент времени номинальный ток (обычно 10-25% от номинала). Величина этого напр жени  определ етс  заранее. Выдержка времени ЛТ и контроль температуры и изменени  параметра ЛА K.IJ. произвоДИМ аналогично первому опыту. Результат опыта отражаетс  в соответствующем документе. Обычно из-за более интенсивного температурного режима изменени  во втором случае более  вно выражены, чем в первом. После получени  списков необходимых вариаций, можно переходить к обработке информации, в частности к оп ределению зависимостей отображакнцих св зь вариаций и температур. Температурные изменени  парешетра А оптл. сывают формулой А А о + Kt , где А - искомое изменение (вариаци ) параметра, АО - значение параметра при нор мирующей температуре, к - теш1ературный кoэффициeнт) t - температура. При этом предполагаетс , чса-о вариации парс1метров обусловлен первой степенью изменени  номенклатуры. Кро ме того, сам коэффициент k претерпевает изменение, обусловленные вариацией коэффициента теплоотдачи в зави симости от частоты вращени . Таким образом имеем ,k. ., Msi. & -- j Значени  этих коэффициентов отлов ены на графиках фиг. 1 в случае воз растани  коэффициента и фиг. 2 в слу чае убывани . И в этом и в другом случае точка А характеризует режим (опыт) короткого замыкани , когда частота вращени  равна нулю, а точка С - режим холостого хода, когда частота врё1щени  максимальна. Некоторое промежуточное положение характеризуе точка В. Из подоби  треугольников АВЕ и АДС, дл  случа , показанного на фиг. 1 имеем , ч а дл  случа , иллюстрируемого фиг. 2 где п - заданное значение частоты вращени , дл  которой нужно определить изменение параметра, скорость опыта холостого хода после прошестви  тепловых процессов . Обобща  вьвиеприведенные зависимо ти, имеем .з. 3. Их Значение п задаетс  техническим заданием или определ етс  по продол жительности включени  дл  заданной циклограммы. По определенному данны способом значению к находитс  изменение параметра при помсици приведен ной, выше зависимости. Предлагаемый способ определени  термова иаций параметров по термовариационного холостого хода и короткого замыкани .учитывает изменеч ние соотношени  между потер ми в меди и стали при максимальной и нулевой частоте вращени ; возможность нагрева до любых температур при отсутствии специальных устройств; не требует запуска рабочего механизма. Кроме того, способ характеризуетс  гфо{стотой реализации и быстротой опыта Формула изобретени  способ измерени  температурных вариаций параметров электроприводов путем приведени  их во вращение, нагрузки , измерени  скорости вращени  и изменени  искомого параметра за определенный интервал времени, отличающийс  тем, что, с целью повывиени  точности, измерени  производ т в режиме холостого хода и короткого замыкани  привода, измер ют начальное значение парё№1етра А холодной машины и величину и знак изменени  параметра при нагреве мгииины до установившейс  температуры в режиме короткого замыкани  ААц., и в режиме холостого хода , врем  установлени  этих изменений соответственно АСк.. АСГх.х скорость вращени  при холостом xojcte п у,, а изменение искомого парс1мет(а дл  заданной скорости вращени  определ ют по формуле А -АО .к,, где и М х к ХХ . ДГкА искомое значение параметра, коэффициент пропорциональности , завис щий от частоты врсццени , т-емпература, знак плюс бепетс  при ДА О, а знак минус при ДА 0. Источники инфоцжации, н п е во внимание при экспертизе 1. Мурин Г.А, Теплотехнические изени  М, Энерги  -, 1968. 2 Филиппов .Основы, теплообмев электрических машинах.л., Энер , 1974. 3 Гуревйч Теплотехнические ытани  и исследовани  электричесмашин л., Энерги  , 1977.