СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОЛЬЖЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ Российский патент 2010 года по МПК G01R31/34 H02K17/02 

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к электрическим машинам и измерительной технике, предназначено для определения скольжения асинхронного двигателя с фазным ротором.

Известен способ определения скольжения ротора асинхронного электродвигателя [Патент РФ 2209442, МПК7 G01R 31/34, опубл. 27.07.2003], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что на одной из фаз кабеля питания асинхронного электродвигателя осуществляют цифровую регистрацию мгновенной величины потребляемого им тока во времени, путем преобразования Гильберта выделяют низкочастотную огибающую амплитудно-модулированного сигнала потребляемого тока и определяют: численные значения амплитуды потребляемого асинхронным электродвигателем тока, коэффициент амплитудной модуляции и скольжение ротора.

Недостатком известного способа является то, что он требует большего количество операций для осуществления.

Задачей изобретения является расширение арсенала средств аналогичного назначения.

Это достигается тем, что в способе определения скольжения ротора асинхронного двигателя так же, как в прототипе, осуществляют цифровую регистрацию мгновенной величины потребляемого им тока на одной из фаз питания асинхронного двигателя с фазным ротором.

Согласно изобретению в установившемся режиме функционирования асинхронного двигателя одновременно проводят цифровую регистрацию мгновенных величин потребляемого тока на одной из фаз питания и мгновенных величин тока на одной из фаз ротора, производят дискретное преобразование Фурье, получая амплитудно-частотные характеристики сигналов, выделяют основные составляющие с наибольшей амплитудой потребляемого тока с частотой f_c и тока ротора с частотой f_p, используя которые, определяют скольжение ротора.

Скольжение ротора определяют по формуле

.

Использование такого подхода уменьшает количество операций для определения скольжения ротора.

На фиг.1 приведена схема устройства, реализующего рассматриваемый способ определения скольжения асинхронного двигателя.

На фиг.2 приведена осциллограмма тока одной из фаз питания асинхронного двигателя.

На фиг.3 приведена осциллограмма тока одной из фаз ротора.

На фиг.4 приведена амплитудно-частотная характеристика тока одной из фаз питания асинхронного двигателя.

На фиг.5 приведена амплитудно-частотная характеристика тока одной из фаз ротора.

На фиг.6 приведена осциллограмма выходного сигнала датчика частоты вращения.

В табл.1 приведены наибольшие амплитуды и соответствующие им частоты амплитудно-частотных характеристик сигналов.

Заявленный способ может быть осуществлен с помощью устройства (фиг.1), содержащего первый датчик сигнала 1 (ДС1), подключенный к одной из фаз питания асинхронного двигателя. К первому датчику сигнала 1 (ДС1) последовательно подключены первый программатор дискретного преобразования Фурье 2 (ПДПФ1), первый программатор выделения основной частоты 3 (ПОЧ1) и программатор определения скольжения 4 (ПС), который связан с дисплеем или ЭВМ (не показано на фиг.1). Второй датчик сигнала 5 (ДС2) подключен к одной из фаз ротора асинхронного двигателя. Ко второму датчику сигнала 5 (ДС2) последовательно подключены второй программатор дискретного преобразования Фурье 6 (ПДПФ2), второй программатор выделения основной частоты 7 (ПОЧ2) и программатор определения скольжения 4 (ПС).

В качестве датчиков сигнала 1 (ДС1) и 5 (ДС2) могут быть использованы датчики тока - промышленный прибор КЭИ-0,1. Программаторы дискретного преобразования Фурье 2 (ПДПФ1) и 6 (ПДПФ2), программаторы выделения основной частоты 3 (ПОЧ1) и 7 (ПОЧ2), программатор определения скольжения 3 (ПС) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя amtel AT89S53.

Для проверки работоспособности предложенного способа определения скольжения первый датчик сигнала 1 (ДС1) подключили к одной из фаз питания универсального асинхронного двигателя с фазным ротором (2p=4, n_c=1500 об/мин), второй датчик сигнала 5 (ДС2) подключили к одной из фаз ротора асинхронного двигателя с фазным ротором. Регистрационные записи мгновенных значений величины потребляемого асинхронным двигателем тока i_c и величины тока ротора i_p получили в установившемся режиме функционирования асинхронного двигателя в течение 1 с (фиг.2 и фиг.3). В программаторах дискретного преобразования Фурье 2 (ПДПФ1) и 6 (ПДПФ2) получали амплитудно-частотные характеристики сигналов. Зависимость амплитуды тока одной из фаз питания A_ic, A, от частоты f_c, Гц, приведена на фиг.4. Зависимость амплитуды тока одной из фаз ротора A_iр, A, от частоты f_p, Гц, приведена на фиг.5. В табл.1 представлены наибольшие амплитуды токов и соответствующие им частоты.

Далее в программаторах выделения основной частоты 3 (ПОЧ1) и 7 (ПОЧ2) выделили основные составляющие с наибольшей амплитудой потребляемого тока с частотой f_c=50 Гц и тока ротора с частотой f_p=20 Гц. Выделенные частоты f_c и f_p передали в программатор определения скольжения 4 (ПС), где определили скольжение ротора s

Частоту вращения ротора определили по формуле

n_p=(1-s)·n_c=(1-0,4)·1500=900 об/мин.

Для проверки правильности определения частоты вращения на валу асинхронного двигателя с фазным ротором расположили фотоэлектрический датчик частоты вращения ЛИР-51 (фиг.6). Среднее значение частоты вращения ротора с датчика частоты вращения n_p=883.31749 об/мин.

Таким образом, хорошо совпадают результаты расчета с экспериментальными данными.

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к электрическим машинам и измерительной технике, предназначено для определения скольжения асинхронного двигателя с фазным ротором. Задачей изобретения является расширение арсенала средств аналогичного назначения. Осуществляют цифровую регистрацию мгновенной величины потребляемого им тока на одной из фаз питания асинхронного двигателя с фазным ротором, в установившемся режиме функционирования асинхронного двигателя одновременно проводят цифровую регистрацию мгновенных величин потребляемого тока на одной из фаз питания и мгновенных величин тока на одной из фаз ротора, производят дискретное преобразование Фурье, получая амплитудно-частотные характеристики сигналов, выделяют основные составляющие с наибольшей амплитудой потребляемого тока с частотой f_с и тока ротора с частотой F_p, используя которые, определяют скольжение ротора, скольжение ротора определяют по формуле . 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1. Способ определения скольжения асинхронного двигателя с фазным ротором, включающий цифровую регистрацию мгновенной величины потребляемого им тока на одной из фаз питания асинхронного двигателя с фазным ротором, отличающийся тем, что в установившемся режиме функционирования асинхронного двигателя одновременно проводят цифровую регистрацию мгновенных величин потребляемого тока на одной из фаз питания и мгновенных величин тока на одной из фаз ротора, проводят дискретное преобразование Фурье, получая амплитудно-частотные характеристики сигналов, выделяют основные составляющие с наибольшей амплитудой потребляемого тока с частотой f_c и тока ротора с частотой f_p, используя которые определяют скольжение ротора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скольжение ротора определяют по формуле .