Claims (3)
Устройство моделирует только электротепловые процессы без учета потерь в стали, характерных дл двигателей С печатным корем. Это не позвол ет использовать модель с обычными электродвигател ми , у которых потери в стали достигают примерно .15-20% от всех потерь; невысока степень универсальности , вызванна , специфическим назначением модели. Наиболее близким решением к изобретению вл етс теп:рова модель электродвигател . Известна модель представл ет собой обмотку .из провода с тем же температурньм коэффициентом сопротивлени , как и обмотка кор ,.снаружи обмотка покрыта теплоизол цией, авнутри нее располор жен нагреватель. Модель снабжена управл емым источником переменного тока и демодул тором, вход которого вместе с обмоткой присоединен к выходу управ л емого источника. Термочувствительны элемент-сердечник выполнен из материала , одинакового с материалом магнитной цепи кор двигател . ,В случае выполнени цепи токстограниченй двига телей посто нного тока на стороне переменного напр жени необходимость в управл емом модул торе отпадает, функции демодул тора выполн ет выпр митель , включенный через стабилитрон на вход блока управлени вентил ми преобразовател . Недостатком данного устройства вл етс неполна адекватность процессов , протекающих в модели и в оригина ле, вызванна этим низка точность мо делировани . На холостом ходу потери в меди ротора двигател посто нного тока минимальны вследствие небольшого значени тока холостого хода относительно номйнального , а потери в стали наоборот максимальны, так как они пропорц ональны частоте циклического перемаг ничивани (частоте вращени , котора максимальна на холостом ходу . При н бросе нагрузкидо номинальной, а так же вплоть до полного останова происходит резкое увеличение потерь в меди , а дол потерь в стали уменьшаетс с уменьшением частоты вращени . На интегральную температуру обмотки изм нение ее сопротивлени и температурное изменение тока двигател , таким образом, оказьтают вли ние оба вида потерь, причем при минимальной нагру ке основна дол приходитс на потери в меди, при увеличении нагрузки. их дол уменьшаетс , а потери в меди 794 резко возрастают. При номинальной нахрузке дл машин общепромьшшенных серий при частотах вращени I5003000 об/мин дол потерь в стали относительно всех потерь составл ет примерно 15-20%. При этом дл высокооборотных мащин этот процент гораздо выше. Дол потерь в стали в общем балансе тхотерь увеличиваетс также при. увеличении частоты вращени вьщ1е номинальной при двухзонном регулировании скорости (ослаблением потока) или при повьпиении частоты вращени из-за технологических причин (сброс нагрузки,действие активных моментов и т.п.) . Неучет этого обсто тельства при применении вышеуказанной модели в качестве элемента токоограничени приводит к определенным ошибкам в задании уровн токоограничени . В частности , приминимальной нагрузке, сигнал с датчика тока также невелик. Teh-, ловые нагрузки в дросселе . включенном на выход трансформатора тока, также невелики, и, следовательно, уровень токоограничени измен етс незначительно . Между тем, из-за потерь в стали температура обмотки ротора и ее сопротивление измен ютс в небольших (до 5%) пределах. При увеличении нагрузки сигнал с датчика тока увеличиваетс , потери в меди дроссел растут пропорционально потер м в меди кор . В соответствии с этим мен етс и уровень токоограничени . Однако, двигателе потери в стали уменьшаютс с увеличением нагрузки и уменьшением частоты вращени , в дроссельной тепловой модели потери в стали , обусловленные намагничивающей силой обмотки, также возрастают, что приводит к нагреву сердечника и дополнительному перегреву обмотки. Таким образом, при мальпс нагрузках наблюдаетс увеличение уровн токоограничени из-за дополнительного увеличени температуры модели, что приводит к недоиспользованию машины. Это недоиспользование достигает 20% относительно уровн основной уставки, рассчитанной по потер м в меди. Целью изобретени вл ютс увеличение точности моделировани путем учета потерь в стали, повышение степени адекватности модели при перегре электродвигател . Указанна цель достигаетс тем, что в модель введены второй сердечник с двум обмотками и дополнительна обмотка на первом сердечнике, причем од на пара обмоток сердечников включена согласно и подсоединена к датчику тока, а друга пара включена встречно и присоединена к датчику частоты вращени . На чертеже изображена теплова модель . Теплова модель электродвигател входит в состав узла токоограничени замкнутой системы электропривода ТП-Д Система имеет двиг.атель 1 , питающийс от тиристорного преобразовател 2 На стороне переменного напр жени включен трансформатор 3 тока, параллельно вторичной обмотке которого включена Теплова модель 4, представл юща собой обмотки 5 и 6, включенные согласно и намотанные на сердечнике 7 и 8, на которые также намотаны обмотки 9 и 10, включенные встречно . Далее модель соединена, как обычно , с выпр мителем, стабилитроном, на грузочными резисторами, посредством .:которых сигнал подаетс на промежуточ ный усилитель I1. Далее сигнал токоограничени суммируетс с управл ющим .сигналом от блока 12 управлени и подаетс на цепи системы импульсно-фазового управлени (.СИФУ 13. С двигателем на одном валу сидит тахогенератор 14.посто нного тока, который чере модул тор 15 подключен к обмоткам 9 и 10 тепловой модели, В случае применени тахогенератора переменного тока установка модул тора не требуетс . Кроме того, .в случае достаточного уровн оборотных, полюсных или зубцовых пульсаций тахогенератора, возможно питание обмоток 9 и 10 непосредственно от выходных зажимов тахогенератора через соответственно подобранный разделительный конденсатор. Работа системы с тепловой моделью происходит следующим образом. Двигатель 1 отрабатывает заданный режим работы при помощи преобразовате л 2, усилител I1, блока 12 и модул тора 15. В начальный период времени или при работе на небольшие нагрузки двигатель имеет температуру, близкую к температуре окружающей среды. Коэффициент обратной св зи по току имеет определенное, посто нное значение, определ емое конструктивными параметрами мащины и параметрами трансформатора тока и обмоток 5, 6, 9, 10. При дальнейщей работе системы в каждом из ее элементов происходит преобразовани 96 энергии из электрической в тепловую. При этом элементы и система в целом могут пропустить энергетический поток выше определенной интенсивности. Мгновенные значени температуры кор ограничены различными физическими влени ми , св занными с фазовыми переходами в проводниках, изол ции, магнитных материалах и привод щими к вь1ходу из стро . При нагреве происходит изменение сопротивлени кор , что приводит к изменению коэффициента передачи цепи токоограничени . Изменение температуры кор происходит вследствие разного рода потерь. Одни из них пропорциональны току нагр узки и моменту (потерь в меди) , другие - пропорциональны частоте вращени (потери в стали, механические, вентил ционные) . Теплова компенсирующа модель А представл ет собой устройство дл алгебраического суммировани сигналов, пропорционешьных этим потер м, и ввода соответствующей поправки . Сигнал, пропорциональный току , подаетс на обмотки 5, 6 и моделирует потери в меди. Сигнал, пропорциональный частоте вр ащени подаетс на обмотки 9 и 10 и моделирует потери в стали. Элементом суммировани служат сердечники 7 и 8, которые одновременно вл ютс дополнительными нагревател ми и служат в качестве теплоаккумул торов дл моделировани посто нных времени нагрева двигател . Дл целей теплоаккумулировани служит и изол ци между сердечником и обмотками . Разделение сердечников произведено в цел х выделени потерь на вихревые токи, пропорциональные частоте вращени . Рассмотрим работу привода с максимальной скоростью. .При этом сигнал на обмотках 5 и 6 относительно невелик, уровень перегрева этих обмоток и изменение их сопротивлений также малы. Однако сигнал на обмотках 9 и 10 максимален. Вследствие этого уровень перегрева сердечников 7 и 8 и, по прошествии времени разогрева, и перегрев обмоток 5 и 6, будет Определ тьс сигналом с модул тора 15, т.е. потер ми в сталиротора, максимальными при больших частотах вращени . Рассмотрим теперь работу привода с минимальной скоростью и максимальной нагрузкой. Тогда сигнал на обмотках 5 и 6 будет максимален, а сигнал на обмотках 9 7 и 10 незначителен. Уровень перегрева обмоток 5 и 6, и, следовательно,подстройка токоограничени будет опреде л тьс потер ми в меди самих обмоток и потер ми на вихревые токи в сердеч никах 7 и 8, действующими на перегре обмоток с посто нной времени теплово св зи сердечник-обмотка. Таким образом , уровень компенсации определ етс только потер ми в ме;;и. Во всех других промежуточных случа х будет наблюдатьс определенный сигнал и на обмотках 5 и 6, и на обмотках 9, 10, а уровень интегрального перегрева, и, следовательно, уровень компенсаци будет пропорционален суммарным потер м Применение изобретени позвол ет повысить точность обратной св зи по току, а следовательно и точность системы в целом. Это становитс возможным благодар температурной компенсации сигнала обратной св зи по току, приведет к noJrtcoMy использованию двигател по нагреву, т.е. повышению эффективности работы механизма . В то же врем ток двигател не может превысить допустимых пределов. Это повышает срок службы изол ции, а следовательно, и самого электродвигател . 98 Формула изобретени Теплова модель электродвигател , содержаща датчик тока, ферромагнитный сердечник с обмоткой и модул тор, отличающа с тем, что, с целью повышени степени адекватности и увеличени точности моделировани путем учета потерь в стали при перегреве электродвигател , в нее введены второй сердечник с двум обмотками и дополнительна обмотка на первом сердечнике, причем одна пара обмоток сердечников включена согласно и подсоединена к датчику тока, а друга пара включена встречно и присоединена к датчику частоты вращени , выПОЛНФ1НОМУ в виде тахогенератора посто нного тока. 2. Модель по п. 1 , о т л и ч. а ю щ а с тем, что в качестве датчика частоты вращени использован тахогенератор переменного тока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе .. 1. Каган В.Г. Электроприводы с предельным быстродействием дл систем воспроизведени движений. - М., Энерги , 1975, с. 222-224. The device simulates only electrothermal processes without taking into account the losses in steel characteristic of C-print engines. This prevents the use of a model with conventional electric motors, in which the loss in steel reaches approximately .15-20% of the total loss; low degree of universality caused by the specific purpose of the model. The closest solution to the invention is a heat: electric motor model. The known model is a winding. Of a wire with the same temperature coefficient of resistance as the core winding, the outside winding is covered with thermal insulation, and the heater is located inside it. The model is equipped with a controlled AC source and a demodulator, the input of which, together with the winding, is connected to the output of the controlled source. Thermosensitive element core is made of a material that is identical with the material of the magnetic circuit of the engine core. In the case of the execution of a circuit of current-limiting direct current motors on the alternating voltage side, the need for a controlled modulator disappears, the functions of the demodulator are performed by a rectifier connected via a zener diode to the input of the converter control unit of the converter. The disadvantage of this device is the incomplete adequacy of the processes occurring in the model and in the original, which is caused by the low accuracy of the simulation. At idle, the loss in copper of the rotor of the direct current motor is minimal due to the small value of the no load current relative to the nominal one, and the loss in steel, on the contrary, is maximum, as they are proportional to the frequency of cyclic remagnetization (the frequency of rotation that is maximum at idle.) load up to nominal, as well as up to a complete stop, there is a sharp increase in losses in copper, and the share of losses in steel decreases with a decrease in the rotation frequency. Its resistance and temperature variation of the motor current, thus, are affected by both types of losses, and with minimal load, the main share comes from copper losses, with increasing load, their share decreases, and copper losses 794 sharply increase. At nominal The load for conventional machines at rotational speeds of I5003000 rpm, the share of losses in steel with respect to all losses is approximately 15-20%, while for high-speed masks this percentage is much higher. The share of steel losses in the total balance of the loss of weight also increases with. an increase in the rotation frequency higher than the nominal one at two-zone speed regulation (flow attenuation) or rotational speed due to technological reasons (load shedding, active moments, etc.). Neglecting this circumstance when applying the above model as an element of the current limiting leads to certain errors in setting the current limiting level. In particular, with a minimum load, the signal from the current sensor is also small. Teh-, lovy load in the throttle. the current transformer output is also small, and therefore the level of current limiting varies slightly. Meanwhile, due to losses in steel, the temperature of the rotor winding and its resistance vary within a small (up to 5%) range. As the load increases, the signal from the current sensor increases, the loss in copper of the throttles increases in proportion to the loss in copper. Accordingly, the level of current limiting varies. However, the engine losses in steel decrease with increasing load and decreasing rotational speed, in a throttle thermal model, the loss in steel due to the magnetizing force of the winding also increases, which leads to heating of the core and additional winding overheating. Thus, with malps loads, an increase in the level of the current limit is observed due to an additional increase in the temperature of the model, which leads to the underutilization of the machine. This underutilization reaches 20% relative to the level of the main setpoint calculated for copper losses. The aim of the invention is to increase the accuracy of modeling by taking into account losses in steel, increasing the degree of adequacy of the model during overheating of the electric motor. This goal is achieved by introducing a second core with two windings and an additional winding on the first core into the model, with one pair of core windings turned on and connected to the current sensor, and the other pair turned on and connected to the rotation speed sensor. The drawing shows a thermal model. The thermal model of the electric motor is part of the current-limiting node of the TP-D electric drive system. The system has a motor 1, powered by a thyristor converter 2 On the alternating voltage side, a current transformer 3 is connected, parallel to the secondary winding of which Teplova model 4, winding 5 and 6, included according to and wound on the core 7 and 8, on which windings 9 and 10 are also wound, turned on counter. Next, the model is connected, as usual, with a rectifier, a zener diode, with load resistors, by means of which the signal is fed to the intermediate amplifier I1. Next, the current-limiting signal is summed with the control signal from the control unit 12 and fed to the circuits of the pulse-phase control system (.SYTHES 13. With a motor on one shaft sits a 14th tachogenerator, which is connected to windings 9 and modulator 15 and 10 thermal model, in the case of the use of an alternating current tachogenerator, the installation of a modulator is not required. In addition, in case of sufficient level of reverse, pole or cogging pulsations of the tachogenerator, it is possible to power windings 9 and 10 directly from the output terminals imov tachogenerator through an appropriately selected separation capacitor. The system works with the thermal model as follows: Engine 1 fulfills the set operating mode using converter l 2, amplifier I1, unit 12 and modulator 15. In the initial period of time or when operating at low loads the engine has a temperature close to the ambient temperature. The current feedback coefficient has a certain, constant value determined by the design parameters of the mashina and the trans parameters ormatora current and coils 5, 6, 9, 10. When dalneyschih the system in each of its elements occurs conversion of electrical energy 96 into heat. In this case, the elements and the system as a whole can miss the energy flow above a certain intensity. The instantaneous temperatures of the core are limited by various physical phenomena associated with phase transitions in conductors, insulation, magnetic materials and resulting in depletion. When heating occurs, the resistance of the core changes, which leads to a change in the current transfer ratio of the current-limiting circuit. The change in core temperature occurs due to various losses. Some of them are proportional to the load current narrow and to the moment (loss in copper), others are proportional to the frequency of rotation (loss in steel, mechanical, ventilation). The heat compensation model A is a device for algebraically summing the signals proportional to these losses and entering the corresponding correction. A signal proportional to the current is applied to the windings 5, 6 and simulates copper loss. A signal proportional to the frequency of rotation is applied to windings 9 and 10 and simulates the loss in steel. The summation elements are the cores 7 and 8, which are at the same time additional heaters and serve as heat accumulators for simulating a constant engine heating time. For heat accumulation purposes, the insulation between the core and the windings also serves. The separation of the cores was done in order to isolate the losses for eddy currents proportional to the frequency of rotation. Consider the drive at maximum speed. At the same time, the signal on windings 5 and 6 is relatively small, the level of overheating of these windings and the change in their resistances are also small. However, the signal on the windings 9 and 10 is maximum. As a consequence, the level of overheating of the cores 7 and 8 and, after the warm-up time, and the overheating of the windings 5 and 6, will be determined by the signal from the modulator 15, i.e. losses in steel rotor, maximum at high rotational frequencies. Consider now the operation of the drive with a minimum speed and maximum load. Then the signal on windings 5 and 6 will be maximum, and the signal on windings 9 7 and 10 is negligible. The overheating level of the windings 5 and 6, and, consequently, the adjustment of the current limiting will be determined by the copper losses of the windings themselves and the eddy current losses in the cores 7 and 8 acting on the overheating of the windings with a constant time of thermal connection of the core-winding . Thus, the level of compensation is determined only by the loss in me ;; and. In all other intermediate cases, a certain signal will be observed both on windings 5 and 6, and on windings 9, 10, and the level of integral overheating, and, therefore, the level of compensation will be proportional to the total loss of the invention. current, and hence the accuracy of the system as a whole. This is made possible by temperature compensation of the current feedback signal, leading to noJrtcoMy using the engine for heat, i.e. improve the efficiency of the mechanism. At the same time, the motor current cannot exceed the permissible limits. This increases the service life of the insulation, and therefore the motor itself. 98 claims Thermal model of an electric motor, comprising a current sensor, a ferromagnetic core with a winding and a modulator, characterized in that, in order to increase the degree of adequacy and increase the modeling accuracy by taking into account losses in steel when the motor overheats, a second core with two windings and an additional winding on the first core, with one pair of core windings being turned on according to and connected to the current sensor, and the other pair on opposite and connected to the frequency sensor rotating audio, vyPOLNF1NOMU as a DC tachogenerator. 2. The model according to claim 1, that is, with the fact that the tachogenerator of alternating current is used as a speed sensor. Sources of information taken into account in the examination .. 1. Kagan VG Top speed actuators for motion reproduction systems. - M., Energie, 1975, p. 222-224.
2.Авторское свидетельство СССР № 512531, кл. Н 02 К П/00, 1973.. 2. USSR Author's Certificate No. 512531, cl. H 02 K P / 00, 1973 ..
3.Авторское свидетельство СССР № 74864Г, кл. Н02 Н 7/08, 1978.3. USSR author's certificate number 74864G, cl. H02 H 7/08, 1978.