УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2004 года по МПК G01L3/10 

Описание патента на изобретение RU2229106C1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя.

Известно устройство для контроля крутящего момента на валу электродвигателя, содержащее трансформатор напряжения, трансформатор тока, фазовращатель, два ограничителя, схему сравнения и усилитель [1].

К недостаткам известного устройства относятся низкая точность и низкая надежность, обусловленные его сложностью, и низкая помехозащищенность.

Известно устройство для контроля крутящего момента на валу электродвигателя, содержащее включенные в статорную цепь электродвигателя трансформатор напряжения и трансформатор тока, связанный с фазовращателем, и измерительную схему, причем измерительная схема выполнена в виде фазовременного преобразователя, один вход которого связан с выходом трансформатора напряжения, а другой - с выходом фазовращателя, формирователя временного интервала, первый вход которого связан с выходом трансформатора напряжения, интегратора, формирователя импульсов, схемы И, порогового устройства и задатчика уровня, связанного со вторьм входом формирователя временного интервала, при этом первый вход интегратора, выход которого соединен с первым входом порогового устройства, связан с одним выходом формирователя временного интервала, второй - с выходом схемы И, а управляющий вход - с одним выходом формирователя импульсов, другой выход которого соединен со вторым входом порогового устройства, первый вход схемы И и вход формирователя импульсов связаны с выходом фазовременного преобразователя, а второй вход схемы И - с другим выходом формирователя временного интервала [2].

К недостаткам указанного устройства относятся низкая точность и низкая надежность, обусловленные его сложностью, и низкая помехозащищенность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является устройство для контроля крутящего момента на валу электродвигателя, содержащее трансформатор напряжения и трансформатор тока, включенные в статорную цепь электродвигателя, и измерительную схему с пороговым устройством, причем измерительная схема выполнена в виде выпрямителя, а вторичные обмотки трансформаторов соединены последовательно и подключены на вход выпрямителя, выход которого связан с пороговым устройством [3].

Однако указанное устройство имеет низкую точность измерения и низкую надежность. Это обусловлено тем, что произведение потребляемой электродвигателем силы тока на напряжение питания, входящее в выражение для крутящего момента, в указанном устройстве заменено их суммированием, и низкую помехозащищенность.

Заявляемое изобретение решает задачу создания устройства, лишенного вышеперечисленных недостатков. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является повышение надежности и точности измерения заданного значения крутящего момента на валу электродвигателя путем определения значения крутящего момента, измерив активную мощность, потребляемую электродвигателем, а также повышается помехозащищенность устройства благодаря введению в измерительную схему резисторной оптопары.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля крутящего момента на валу электродвигателя, содержащем трансформатор напряжения и трансформатор тока, включенные в статорную цепь электродвигателя, и измерительную схему с пороговым устройством и выпрямителем, измерительная схема выполнена в виде дополнительного выпрямителя, согласующего устройства, масштабного резистора, резисторной оптопары и операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен фоторезистор оптопары, выход трансформатора тока через выпрямитель подсоединен к входу согласующего устройства, выход которого подключен к выводам светодиода оптопары, выход трансформатора напряжения подсоединен к входу дополнительного выпрямителя, выход которого через масштабный резистор подключен к входу операционного усилителя, выход которого подсоединен к входу порогового устройства.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство для контроля крутящего момента на валу электродвигателя отличается тем, что в нем измерительная схема выполнена в виде дополнительного выпрямителя, согласующего устройства, масштабного резистора, резисторной оптопары и операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен фоторезистор оптопары, выход трансформатора тока через выпрямитель подсоединен к входу согласующего устройства, выход которого подключен к выводам светодиода оптопары, выход трансформатора напряжения подсоединен к входу дополнительного выпрямителя, выход которого через масштабный резистор подключен к входу операционного усилителя, выход которого подсоединен к входу порогового устройства.

Таким образом, заявляемое устройство для контроля крутящего момента на валу электродвигателя соответствует критерию “новизна”.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию “изобретательский уровень”.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства для контроля крутящего момента на валу электродвигателя.

Устройство для контроля крутящего момента на валу электродвигателя содержит испытуемый асинхронный электродвигатель 1, трансформатор напряжения 2, трансформатор тока 3, выпрямители 4, 7, согласующее устройство 5, резисторную оптопару 6, масштабный резистор 8, операционный усилитель 9 и пороговое устройство 10.

Электродвигатель 1 через трансформатор тока 3 включен в трехфазную сеть, к двум фазам которой подключен трансформатор напряжения 2. Выход трансформатора тока 3 через выпрямитель 4 подсоединен к входу согласующего устройства 5. Выход согласующего устройства 5 подсоединен к выводам светодиода оптопары 6. Выход трансформатора напряжения 2 подключен к входу дополнительного выпрямителя 7. Выход дополнительного выпрямителя 7 через масштабный резистор 8 подсоединен к входу операционного усилителя 9, в цепь обратной связи которого подключен опторезистор оптопары 6. Выход операционного усилителя 9 подсоединен к входу порогового устройства 10.

Устройство для контроля крутящего момента на валу электродвигателя работает следующим образом. На выходах выпрямителей 4 и 7 снимаются выпрямленные напряжения постоянного тока, значения которых зависят от величины потребляемого электродвигателем тока и питающего напряжения. Напряжение с выхода выпрямителя 4 подается на вход согласующего устройства 5. На фиг. 2 приведена схема электрическая принципиальная согласующего устройства 5. Согласующее устройство обеспечивает работу резисторной оптопары 6 на линейном участке характеристики. От источника питания через светодиод резисторной оптопары 6 задается некоторый начальный ток, благодаря чему рабочая точка характеристики оптопары выводится на линейный участок. Выходное напряжение согласующего устройства 5 поступает на светодиод оптопары 6, изменения светового потока которого изменяют сопротивление фоторезистора оптопары Ron согласно выражению

где К3, К4, K5 и К6 - коэффициенты передачи трансформатора тока 3, выпрямителя 4, согласующего устройства 5 и резисторной оптопары 6 соответственно, Im - амплитуда потребляемого электродвигателем тока.

Выпрямленное напряжение постоянного тока с выхода выпрямителя 7 через масштабный резистор 8 поступает на вход операционного усилителя 9, выходное напряжение которого изменяется согласно выражению

где К2, К7 и K9 - коэффициенты передачи трансформатора напряжения 2, выпрямителя 7 и операционного усилителя 9 соответственно, Um - амплитуда напряжения питания электродвигателя,

С учетом (1) и (3) выражение (2) имеет вид

где

Выражение (4) показывает, что на выходе усилителя постоянного тока 9 снимается напряжение, пропорциональное среднему за период значению мощности. С выхода усилителя постоянного тока 9 напряжение подается на вход порогового устройства. Если крутящий момент на валу асинхронного электродвигателя 1 меньше величины заданного момента, на выходе порогового устройства формируется нулевой уровень сигнала. Если крутящий момент на валу асинхронного электродвигателя 1 больше величины заданного значения крутящего момента, на выходе порогового устройства снимается положительный уровень сигнала.

Введение новой совокупности признаков позволяет повысить надежность и точность измерения активной мощности, которая прямо пропорциональна крутящему моменту, а введение в измерительную схему резисторной оптопары позволяет повысить помехозащищенность устройства.

Источники информации

1. Патент Швеции №376128, кл. Н 02 h 7/085, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР №781623, кл. G 01 L 3/10, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР №834418, кл. G 01 L 3/10, 1981.

4. Иванов В.И., Аксенов А.И., Юшин А.М. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1984.

Похожие патенты RU2229106C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 2005
  • Тукмаков Владислав Павлович
  • Еденбаева Татьяна Павловна
  • Дмитриев Геннадий Никифорович
  • Тукмаков Павел Константинович
  • Макеева Любовь Ивановна
  • Дмитриева Светлана Константиновна
  • Михайлова Екатерина Григорьевна
RU2283482C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 2003
  • Тукмаков В.П.
  • Алексеев А.К.
  • Дмитриев Г.Н.
  • Кудряшов Ю.П.
  • Титова Н.В.
  • Тукмаков П.К.
  • Титов А.Д.
  • Дмитриева С.К.
  • Михайлова Е.Г.
  • Гоник Д.С.
RU2251188C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 2004
  • Тукмаков Владислав Павлович
  • Еденбаева Татьяна Павловна
  • Бурмистров Вадим Геннадьевич
  • Дмитриев Геннадий Никифорович
  • Титова Нина Васильевна
  • Титов Александр Дмитриевич
  • Тукмаков Павел Константинович
  • Дмитриева Светлана Константиновна
  • Ксенофонтов Александр Сергеевич
  • Саканин Роман Александрович
RU2269752C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 2004
  • Тукмаков В.П.
  • Еденбаева Т.П.
  • Алексеев А.К.
  • Бурмистров В.Г.
  • Дмитриев Г.Н.
  • Дмитриева С.К.
  • Саканин Р.А.
  • Титова Н.В.
  • Ксенофонтов А.С.
  • Тукмаков П.К.
RU2259003C1
СТАБИЛИЗАТОР ОДНОФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ 2011
  • Расщепляев Юрий Семёнович
  • Вербов Владимир Фёдорович
RU2468411C1
Преобразователь перемещения в код 1986
  • Фролов Геннадий Васильевич
  • Покидышев Василий Григорьевич
  • Камаев Виктор Матвеевич
  • Ивановский Геннадий Анатольевич
SU1352652A1
Устройство для защиты электродвигателя переменного тока от перегрузки 1985
  • Гурин Владимир Владимирович
  • Бохан Николай Иванович
  • Гелейша Александр Александрович
SU1319147A1
Датчик нагрузки асинхронного электродвигателя 1983
  • Васильев Елисей Михайлович
  • Ветров Леонид Леонидович
  • Жилин Владимир Александрович
  • Колодный Иосиф Давыдович
  • Шаповалов Александр Яковлевич
SU1137351A1
Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от аварийного режима 1985
  • Гурин Владимир Владимирович
  • Гелейша Александр Александрович
SU1377955A1
Устройство для подключения конденсаторной батареи 1986
  • Буре Ирина Георгиевна
  • Раззак Мохаммед Абдур
SU1317559A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 229 106 C1

Реферат патента 2004 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА НА ВАЛУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к измерительной технике. С целью повышения надежности, точности и помехозащищенности измерения в устройстве для контроля крутящего момента на валу электродвигателя, основанном на измерении активной мощности, потребляемой электродвигателем, в измерительную схему введены дополнительный выпрямитель, согласующее устройство, масштабный резистор, резисторная оптопара, фоторезистор которой введен в цепь обратной связи введенного операционного усилителя. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 229 106 C1

Устройство для контроля крутящего момента на валу электродвигателя, содержащее трансформатор напряжения и трансформатор тока, включенные в статорную цепь электродвигателя, и измерительную схему с пороговым устройством и выпрямителем, отличающееся тем, что в измерительную схему введены дополнительный выпрямитель, согласующее устройство, масштабный резистор, резисторная оптопара и операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включен фоторезистор оптопары, при этом выход трансформатора тока через выпрямитель подсоединен к входу согласующего устройства, выход которого подключен к выводам светодиода оптопары, выход трансформатора напряжения подсоединен к входу дополнительного выпрямителя, выход которого через масштабный резистор подключен к входу операционного усилителя, выход которого подсоединен к входу порогового устройства.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2229106C1

Устройство для контроля крутящего моментаНА ВАлу элЕКТРОдВигАТЕля 1979
  • Сашкин Валерий Павлович
  • Тукмаков Павел Константинович
  • Прошин Иван Александрович
  • Проворов Виталий Петрович
SU834418A1
Устройство для контроля крутящего момента на валу электродвигателя 1978
  • Прошин Иван Александрович
  • Сашкин Валерий Павлович
  • Тукмаков Павел Константинович
SU781623A1
Устройство для контроля асинхронных электродвигателей 1990
  • Перминов Борис Алексеевич
  • Перминов Виктор Борисович
SU1742653A1
Устройство для измерения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя 1990
  • Перминов Борис Алексеевич
  • Перминов Виктор Борисович
SU1747963A1
Тормоз 1928
  • Креминский И.А.
SU14609A1
US 4096743 А, 27.06.1978.

RU 2 229 106 C1

Авторы

Тукмаков В.П.

Алексеев А.К.

Дмитриев Г.Н.

Кудряшов Ю.П.

Титова Н.В.

Тукмаков П.К.

Титов А.Д.

Дмитриева С.К.

Михайлова Е.Г.

Гоник Д.С.

Даты

2004-05-20Публикация

2003-10-20Подача