Устройство для контроля скорости асинхронного двигателя Советский патент 1992 года по МПК G01P3/46 

XJ

ы VI со

Јь hO

Изобретение предназначено для использования в асинхронных приводах с регулированием скорости. Целью B i ..iAtSb Ччггйч --. 2 изобретения является повышение точности регулирования. Цель достигается за счет того, что при подаче входного сигнала, пропорционального заданной скорости двигателя, изменяется режим работы асинхронного двигателя (АД), следствие чего является поворот вала датчика 4 момента, который с помощью реостата 5 автоматически устанавливает параметры схемы замещения двигателя, соответствующие заданному режиму работы АД, и приводит в соответствие с помощью реостата 6 сигнал, пропорциональный заданной скорости вращения, фактической скорости. Разность этих сигналов, пропорциональная отклонению скорости двигателя от заданной, поступает на схему 2 регулирования скорости. 3 ил. 00 С

- фиг. /

Изобретение относится к электроприводам и может быть использовано в системах измерения и регулирования скорости асинхронного двигателя.

Известно устройство для контроля работы асинхронного двигателя, содержащее схему регулирования скорости двигателя, измерительный трансформатор тока, выполненный с двумя первичными обмотками, включенными последовательно в две фазы двигателя, трансформатор напряжения, подключенный на линейное напряжение, амплитудно-фазовый детектор, выпрямитель сигнала линейного напряжения и схему вычитания напряжений (1J.

В этом устройстве о скорости вращения двигателя судят по величине разности сигналов, пропорциональных напряжению и активной составляющей тока. Однако эта разность сигналов пропорциональная скорости двигателя только в узком интервале изменения тока и напряжения, т.е. в узком диапазоне скоростей. При увеличении диапазона изменения скорости указанная зависимость имеет существенно нелинейный характер, что снижает точность контроля.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для контроля работы асинхронного двигателя, содержащее два многообмоточных измерительных трансформатора, две первичные токовые обмотки которых включены соответственно в две фазы двигателя, активные и индуктивные элементы, имитирующие активные и индуктивные сопротивления цепей двигателя. К выходным обмоткам измерительных трансформаторов подключены через первый и второй выпрямители и регулировочные резисторы первая и вторая обмотки логометра, служащего индикатором скорости двигателя, а также входные цепи схемы управления скоростью двигателя, дроссели насыщения которой включены в фазы двигателя ф.

Недостатком этого устройства является отсутствие выходного электрического сигнала, пропорционального скорости, вследствие чего для управления скоростью двигателя используют сигналы с промежуточных преобразователей - выпрямителей, т.е. применена отрицательная обратная связь не по скорости, а дифференциальная связь по току и напряжению ротора, что не позволяет получить жестких регулировочных характеристик.

Кроме того, выходной величиной в данном устройстве фактически является не скорость, а скольжение, поэтому, устройство непригодно в случае, если частота питающей сети непостоянна, например, при частотном управлении скоростью двигателя.

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Цель достигается за счет того, что устройство для контроля скорости асинхронного двигателя, содержащее схему регулирования скорости двигателя, измерительный трансформатор, две первичные то0 ковые обмотки которого включены соответственно в две фазы двигателя, активно-индуктивный элемент, имитирующий двигатель, согласно изобретению снабжено двухобмоточным датчиком момента, первая

5 обмотка которого подключена к выходной обмотке трансформатора, а вторая обмотка присоединена на линейное напряжение через первичную цепь элемента, имитирующего двигатель, а также двумя

0 переменными резисторами, установленными на валу вращения датчика момента, причем первый переменный резистор подключен к вторичной цепи элемента, имитирующего двигатель, а вход устройства

5 подключен к входу схемы регулирования скорости через делитель напряжения, составленный из резистора, имитирующего приведенное активное сопротивление ротора, и второго переменного резистора.

0 На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 и 3 - варианты схемы активно-индуктивного элемента, имитирующего активные индуктивные сопротивления двигателя в соответствии1 с Т- и Г-образными

5 схемами замещения соответственно.

Устройство для контроля скорости асинхронного двигателя 1 состоит из схемы 2 регулирования скорости, например тири- сторного преобразователя частоты, измери0 тельного трансформатора 3 тока, датчика момента, например двухфазного асинхронного двигателя 4, реостатов (переменных резисторов) 5 и 6, активно-индуктивного элемента 7, имитирующего активные и ин5 дуктивные сопротивления двигателя 1, и резистора 8, имитирующего приведенное активное сопротивление ротора двигателя 1. Первичные обмотки трансформатора 3 тока включены в фазы двигателя 1, а к вторич0 ной обмотке подключена первая обмотка датчика 4 момента, вторая обмотка которого подключена на линейное напряжение через первичную цепь элемента 7, имитирующего двигатель 1. Элемент 1 выполнен в соответ5 ствии с Т-образной (фиг.2) или Г-образной (фиг.З) схемой замещения асинхронного двигателя. Величины активных и индуктивных сопротивлений элемента 7 и резистора 8 определены путем умножения соответствующих активных и индуктивных сопротивлений двигателя на некоторый коэффициент пропорциональности KL

Обозначения, принятые на схемах (фиг.2 и 3):

п - активное сопротивление статора;

Xi - индуктивное сопротивление рассеяния статора;

Х2 - приведенное индуктивное сопротивление ротора;

гЈ - приведенное активное сопротивление ротора;

Хт - индуктивное сопротивление взаимоиндукции;

rm активное сопротивление, учитывающее потери в стали,

Движки реостатов 5 и 6 механически связаны с осью вращения датчика 4 момента, причем реостат 5 подключен к вторичной цепи элемента 7, а реостат 6 - к входной цепи устройства последовательно с резистором 8. Сопротивление резистора 8 выбирается из условия re

Г8

Г5

Г2 К1

Если реостаты 5 и 6 одинаковы, то rs и-1 Ki

Напряжение 113ад поступает на входные клеммы 9,10, например с потенциометра 11, подключенного к входной цепи устройства, как это показано на фиг.1.

В качестве датчика 4 момента может быть использован микросин.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения 1)3ад, пропорционального заданной скорости двигателя, последний начнет разгоняться, Обмотки датчика 4 момента получают питание и ротор датчика поворачивается под действием момента М:

М К2 Ui U2 Sin a, где 2 коэффициент пропорциональности;

Ui,U2 напряжения на первой и второй обмотках датчика момента;

а- угол сдвига между напряжениями

U1 HU2.

Поворот ротора датчика 4 сопровождается изменением сопротивления реостата 5, что, в свою очередь, приводит к изменению тока во вторичной цепи элемента 7, имитирующего двигатель, и к изменению фазы напряжения U2.

При некотором угле поворота выполняется условие

Г21 Ki

Г5

(1-S)

где rs - сопротивление реостата 5;

S - скольжение асинхронного двигателя.

Тогда параметры элемента 7 совместно с реостатом 5 будут отличаться от параметров асинхронного двигателя 1 ровно в IKi раз, угол а становится равным нулю и ротор датчика 4 момента в этом угловом положении остановится.

Скольжение асинхронного двигателя равно

cjQ)o -О) ъ ftte

где ль - угловая скорость холостого хода, определяемая частотой сети;

ш - угловая скорость асинхронного двигателя при нагрузке. Отсюда имеем:

Ш СУо-,

rs + ri Ki

Поскольку в делителе напряжения со- противления re и rs резисторов 6 и 8 пропорциональны сопротивлениям rs и г 2 Ki

Г8 Ј6

А К1 Г5

то при подаче входного напряжения Узад, пропорционального заданной скорости, равной при частотном управлении скорости холостого хода;

1)зад Кз Ш зад Кз (Оо,

где Кз коэффициент пропорциональности, напряжение на резисторе 6 будет пропорционально угловой скорости двигателя ш , а напряжение Uynp на входе схемы 2 регулирования скорости составит

Uynp U зад - Кз (О Кз ( О) зад (О),

т.е. пропорционально отклонению корости двигателя от заданной скорости.

Таким образом, в устройстве осуществлена отрицательная обратная связь по скорости, обеспечивающая стабилизацию скорости двигателя во всем диапазоне регулирования.

Формула изобретения Устройство для контроля скорости асинхронного двигателя, содержащее схему регулирования скорости двигателя, токовый измерительный трансформатор и активно- индуктивный элемент, при этом первый выход схемы регулирования скорости

двигателя подключен к первой фазе асинхронного двигателя непосредственно, а второй и третий выходы - к второй и третьей фазе асинхронного двигателя через последовательно включенные первую и вторую

первичные обмотки токового измерительного трансформатора и две входные клеммы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно содержит резистор, два реостата и двухобмоточ- ный датчик момента, первая обмотка

которого подключена к вторичной обмотке токового измерительного трансформатора, первый вход активно-индуктивного элемента через вторую обмотку датчика момента подключен к третьей фазе асинхронного двигателя, вторая фаза которого подключена к второму входу активно-индуктивного элемента непосредственно, при этом движки реостатов механически связаны с валом

Г

двухобмоточного датчика момента, первый реостат подключен к выходу активно-индуктивного элемента, первая входная клемма подключена к первому входу схемы регулирования скорости двигателя непосредственно, а вторая - через второй реостат - к второму входу схемы регулирования скорости двигателя и через резистор - к первой клемме.

0Ш2.2

1