UA138333U

UA138333U - METHOD OF MEASURING STATIC TORQUE OF TWO-MASS ELECTRIC DRIVE

Info

Publication number: UA138333U
Application number: UAU201904969U
Authority: UA
Inventors: Дмитро Валерійович Хачатуров; Леонід Григорович Лімонов; Юлій Борисович Соколовський; Павло Володимирович Трофімов
Original assignee: Дмитро Валерійович Хачатуров
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2019-11-25

Abstract

Спосіб вимірювання статичного моменту електропривода включає в себе операції вимірювання електромагнітного моменту електродвигуна і швидкості обертання електродвигуна, алгебраїчного підсумовування з подальшою інтеграцією отриманого сигналу, пропорційного електромагнітного моменту з сигналом зворотного зв'язку інтегратора, який отримують відніманням від вихідного сигналу інтегратора сигналу, пропорційного швидкості обертання, причому за допомогою додаткових суматорів і диференціювального пристрою додатково алгебраїчно підсумовують сигнал зворотного зв'язку інтегратора, відповідний сумарному моменту навантаження на валу двигуна, з похідною від різниці сигналів, пропорційних швидкостям електродвигуна і механізму.The method of measuring the static torque of the electric drive includes operations for measuring the electromagnetic torque of the motor and the speed of rotation of the motor, algebraic summation followed by integration of the received signal, proportional electromagnetic torque to the feedback signal of the integrator. moreover, with the help of additional adders and a differentiating device, the feedback signal of the integrator corresponding to the total moment of loading on the motor shaft is additionally algebraically summed, with a derivative of the difference of signals proportional to the speeds of the motor and the mechanism.

Description

Спосіб вимірювання статичного моменту електропривода належить до вимірювальної техніки і може бути використаний в системах автоматизованого керування електроприводами з пружними зв'язками.The method of measuring the static torque of an electric drive belongs to the measuring technique and can be used in automated control systems of electric drives with elastic connections.

Відомими є способи, які можуть бути реалізовані відповідно до заявок (055598077А 0There are known methods that can be implemented according to applications (055598077А 0

Маїзибрага, 5., Імазніа М. 65 ОКйа, Т. (1997); ОУР2006191720А тю Апао Сс.; МаКатига У. (2006);Maizibraga, 5., Imaznia M. 65 Okya, T. (1997); OUR2006191720A tyu Apao Ss.; Makatiga U. (2006);

УР2008210273А 10 бай К.; Тегаійта У.; Т5ці5иті М. (2008)), в яких використовується обчислення статичного моменту електроприводу. Однак, дані технічні рішення призначені для застосування в одномасовому електроприводі (3 однозонним регулюванням швидкості) і не вирішують завдання визначення статичного моменту електропривода у випадку двомасової конфігурації його кінематичної схеми.UR2008210273A 10 by K.; Tegaiita U.; T5tsi5ity M. (2008)), in which the calculation of the static moment of the electric drive is used. However, these technical solutions are intended for use in a single-mass electric drive (3 single-zone speed control) and do not solve the problem of determining the static moment of the electric drive in the case of a two-mass configuration of its kinematic scheme.

Як найближчий аналог до запропонованого способу прийнятий спосіб вимірювання статичного моменту двигуна постійного струму за авторським свідоцтвом СРСР Мо 964491 (Соколовский Ю.Б., 1982).As the closest analogue to the proposed method, the method of measuring the static moment of a direct current motor according to the author's certificate of the USSR Mo 964491 (Sokolovsky Yu.B., 1982) is adopted.

Вимірювання статичного моменту електродвигуна за способом, запропонованим в прототипі, полягає в тому, що в третьому суматорі порівнюються швидкості електродвигуна і його моделі, яку утворюють ланки, а отримана різниця використовується як сигнал зворотного зв'язку інтегратора, утворюючи тим самим модель відомого рівняння механічної рівноваги електродвигуна.The measurement of the static moment of the electric motor according to the method proposed in the prototype consists in the fact that the speed of the electric motor and its model formed by the links are compared in the third adder, and the resulting difference is used as a feedback signal of the integrator, thereby forming a model of the known equation of mechanical balance electric motor

Таким чином, проводиться вимірювання електромагнітного моменту (струму) і швидкості обертання електродвигуна, алгебраїчне підсумовування в першому суматорі з подальшою інтеграцією масштабованого сигналу, пропорційного електромагнітному моменту, і сигналу зворотного зв'язку інтегратора, який пропорційний різниці між вихідним сигналом інтегратора і масштабованим сигналом, пропорційним швидкості обертання вала електродвигуна. Таким чином, в каналі зворотного зв'язку інтегратора формується сигнал, пропорційний різниці між крутним моментом електродвигуна і динамічним моментом, який пропорційний статичному моменту навантаження одномасового електропривода з абсолютною жорсткістю механічного з'єднання електродвигуна і механізму. Можлива кінцева жорсткість зв'язку електродвигуна з механізмом не враховується.Thus, the electromagnetic moment (current) and the speed of rotation of the electric motor are measured, algebraic summation is carried out in the first adder with subsequent integration of the scaled signal proportional to the electromagnetic moment and the feedback signal of the integrator, which is proportional to the difference between the output signal of the integrator and the scaled signal proportional to rotation speed of the electric motor shaft. Thus, in the feedback channel of the integrator, a signal is formed proportional to the difference between the torque of the electric motor and the dynamic moment, which is proportional to the static load moment of the single-mass electric drive with the absolute rigidity of the mechanical connection of the electric motor and the mechanism. The possible final stiffness of the connection between the electric motor and the mechanism is not taken into account.

Якщо ж кінематична схема електроприводу є двомасовою системою, що зустрічаєтьсяIf the kinematic scheme of the electric drive is a two-mass system that meets

З0 досить часто в промислових електроприводах різного призначення, точність вимірювання статичного моменту при застосуванні прототипу буде недостатньою через те, що не враховується вплив складової моменту навантаження, утвореної дією сил пружності. У динамічних режимах роботи двомасового електроприводу в кінематичній схемі виникають пружні коливання, що призводять до знакозмінних навантажень в елементах передачі, які впливають на роботу електропривода. Точне знання статичного моменту на валу електродвигуна дозволяє підвищити надійність електропривода, шляхом нівелювання крутильних коливань, забезпечити ефективний захист елементів кінематичної схеми механізму, наприклад, захист інструменту верстатного електропривода. Тому точне вимірювання статичного моменту електропривода в цьому випадку є актуальним завданням.C0 is quite common in industrial electric drives of various purposes, the accuracy of measuring the static moment when applying the prototype will be insufficient due to the fact that the influence of the component of the load moment formed by the action of elastic forces is not taken into account. In the dynamic modes of operation of the two-mass electric drive, elastic oscillations occur in the kinematic scheme, which lead to variable loads in the transmission elements, which affect the operation of the electric drive. Accurate knowledge of the static moment on the electric motor shaft allows to increase the reliability of the electric drive, by leveling torsional vibrations, to provide effective protection of the elements of the kinematic scheme of the mechanism, for example, the protection of the tool of the machine electric drive. Therefore, accurate measurement of the static torque of the electric drive in this case is an urgent task.

В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення точності вимірювання статичного моменту для випадку двомасової системи електропривода в місці його застосування, тобто безпосередньо на механізмі Поставлена задача вирішується тим, що вимірюють електромагнітний момент електродвигуна (якірний струм електродвигуна постійного струму або моментостворюючу складову струму статора асинхронного електродвигуна в частотному електроприводі змінного струму з векторним керуванням) і швидкість обертання електродвигуна, алгебраїчно підсумовують з подальшим інтегруванням отриманого сигналу, пропорційного електромагнітного моменту з сигналом зворотного зв'язку інтегратора, який отримують відніманням від вихідного сигналу інтегратора сигналу, пропорційного швидкості обертання, за допомогою додаткових суматорів і диференціювального пристрою додатково алгебраїчно підсумовують сигнал зворотного зв'язку інтегратора, відповідний сумарному моменту навантаження на валу двигуна, з похідною від різниці сигналів, пропорційних швидкостям електродвигуна і механізму. Таким чином, від отриманого при вищеописаному вимірюванні сумарного моменту навантаження віднімається момент від дії пружних сил, кількісним показником якого є зміна різниці швидкостей електродвигуна і механізму, яка виходить диференціюванням цієї різниці.The useful model is based on the task of increasing the accuracy of measuring the static moment for the case of a two-mass electric drive system at the place of its application, i.e. directly on the mechanism. alternating current electric drives with vector control) and the rotation speed of the electric motor are algebraically summed up with further integration of the received signal proportional to the electromagnetic moment with the feedback signal of the integrator, which is obtained by subtracting the signal proportional to the rotation speed from the output signal of the integrator, using additional adders and differential the device additionally algebraically summarizes the feedback signal of the integrator corresponding to the total moment of load on the motor shaft, with the signal derived from the difference iv, proportional to the speeds of the electric motor and mechanism. Thus, the moment from the action of elastic forces is subtracted from the measurement of the total load moment described above, the quantitative indicator of which is the change in the speed difference of the electric motor and the mechanism, which is obtained by differentiating this difference.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де на кресл., на якому позначено: 1 - електромашинна постійна С, що представляє відношення номінального моменту до номінального струму електродвигуна; 2 - перший суматор; З - натуральний інтегратор електродвигуна, у якого на вході динамічний момент, а на виході - швидкість обертання 60 електродвигуна; 4 - перший масштабуючий коефіцієнт Ку; 5 - другий масштабуючий коефіцієнтThe essence of the useful model is explained by the drawing, where the drawing shows: 1 - electric machine constant C, which represents the ratio of the rated moment to the rated current of the electric motor; 2 - the first adder; C is a natural integrator of an electric motor, which has a dynamic moment at the input, and the speed of rotation 60 of the electric motor at the output; 4 - the first scaling factor Ku; 5 - the second scaling factor

Кг; 6 - другий суматор; 7 - інтегратор; 8 - третій суматор; 9 - третій масштабуючий коефіцієнт Кз; 10 - четвертий суматор; 11 - диференціювальний пристрій; 12 - п'ятий суматор; ом - швидкість обертання електродвигуна; ом'і - швидкість обертання механізму; Ім - струм електродвигуна; М5 - сумарний статичний момент на валу електродвигуна; Ме: - статичний момент навантаження.Kg; 6 - the second adder; 7 - integrator; 8 - the third adder; 9 - the third scaling factor Kz; 10 - the fourth adder; 11 - differentiation device; 12 - the fifth adder; ohm - speed of rotation of the electric motor; ohms - speed of rotation of the mechanism; Im - electric motor current; M5 - total static moment on the electric motor shaft; Me: - static load moment.

Завдяки відніманню від сигналу зворотного зв'язку інтегратора 7 продиференційованої в диференціювальному пристрої 11 різниці масштабованих сигналів швидкості двигуна і швидкості механізму на виході суматора 12 формується сигнал, пропорційний статичному моменту навантаження електродвигуна.Due to the subtraction from the feedback signal of the integrator 7, differentiated in the differentiating device 11, the difference between the scaled signals of the engine speed and the speed of the mechanism is formed at the output of the adder 12, which is proportional to the static load moment of the electric motor.

Одночасно на виході суматора 6 формується сигнал, пропорційний динамічному моменту електропривода, а на виході диференціювального пристрою 11 - сигнал, пропорційний моменту від сил пружності.At the same time, a signal proportional to the dynamic moment of the electric drive is formed at the output of the adder 6, and at the output of the differentiating device 11 - a signal proportional to the moment from the elastic forces.

Отримані сигнали пропорційні моментам статичному, динамічному і від дії сил пружності можуть бути використані як інформаційні і як керуючі в системі автоматичного регулювання електроприводу, наприклад, для обмеження зусиль у ланках кінематичного ланцюга електроприводу.The received signals are proportional to the moments of static, dynamic and elastic forces and can be used as information and as controls in the system of automatic adjustment of the electric drive, for example, to limit efforts in the links of the kinematic chain of the electric drive.

Таким чином, заявленою сукупністю суттєвих ознак забезпечується підвищення точності вимірювання статичного моменту для випадку двомасової системи електроприводу в місці його застосування, тобто безпосередньо на механізмі.Thus, the declared set of essential features ensures an increase in the accuracy of measuring the static moment for the case of a two-mass electric drive system at the place of its application, that is, directly on the mechanism.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA A method of measuring the static moment of an electric drive, which includes the operations of measuring the electromagnetic moment of the electric motor and the speed of rotation of the electric motor, algebraic summation with subsequent integration of the received signal, proportional electromagnetic moment with the feedback signal of the integrator, which is obtained by subtracting from the output signal of the signal integrator , proportional to the speed of rotation, which is distinguished by the fact that with the help of additional adders and a differentiating device, the feedback signal of the integrator, corresponding to the total moment of load on the motor shaft, is additionally algebraically summed up with the derivative of the signal difference proportional to the speeds of the electric motor and mechanism. their days ke . y y Her y and vysh -f- ny nin min she I Y in 15 5 IZ t y le Y E ih Kk Ge N N E E ny NI 4 5 th Yut . shi z n E and Z: ini