Устройство для измерения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя Советский патент 1993 года по МПК G01L3/10 

Изобретение касается автоматического регулирования привода и может быть использовано в электроприводных буровых установках.

Известно устройство для сигнализации крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя содержащее трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в фазу питания электродвигателя, а вторичные обмотки подключены к лампе накаливания подсветки первого оптрона и через подстроечный резистор к цепи питания этого оптрона, трансформатор напряжения, первичная обмотка которого Подключена к фазам питания электродвигателя, а вторичная - к последовательно включенным лампам накаливания двух опт- ронов, фоторезисторы которых включены

параллельно лампам накаливания первого оптрона.

Недостатком устройства является невозможность определения текущего значения крутящего момента в широком динамическом диапазоне его изменения.. Действительно описанное устройство настраивается на одно пороговое значение крутящего момента, по достижении значения которого.происходит опрокидывание первого оптрона и срабатывание электромагнитного реЛе, сигнализируя о достижении крутящего момента порогового..

Известно также устройство для крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя, содержащее трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключена к фазам питания электродвигателя, а вторичная - к лампе накаливания

VI

ю

Јь Ю 4 СО

GJ

первого оптрона, фоторезистор которого подключен параллельно к первой лампе накаливания регенеративного оптрона, микродвигатель, кинематически связанный выходом со скользящим контактом сопротивления нагрузки, подключенной к входу первой лампы накаливания регенеративного оптрона и к входу фоторезистора первого оптрона, а вход микродвигателя связан с выходом усилителя-регулятора, вход которого связан с фоторезистором регенератив- ного оптрона, который подключен к подвижному контакту потенциометра, связанного входом с вторичной обмоткой трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в фазу питания электродвигателя.

Недостатком устройства является ограничение чувствительности, что снижает точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения влияния коэффициента нагрузки на результат измерения и расширение функциональных возможностей устройства за счет реализации считывания текущего значения крутящего момента по величине сопротивления нагрузки оптрона.

Цель достигается тем. что в устройство для измерения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя, содержащего трансформатор напряжения, первый оптрон. лампа накаливания которого подключена к вторичной обмотке трансформатора напряжения, а фоторезистор - параллельно первой лампе накаливания регенеративного оптрона, микродвигатель, кинематически связанный со скользящим контактом сопротивления нагрузки, подключенной к входу первой лампы накаливания регенеративного оптрона и к входу фоторезистора первого оптрона, а вход микродвигателя связан с выходом усилителя- регулятора, вход которого связан с фоторезистором регенеративного оптрона, который подключен к подвижному контакту потенциометра, связанного входом с вторичной обмоткой трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в фазу питания электродвигателя, введен nctOH- ник опорного напряжения, параллельно включенный второй лампе накаливания регенеративного оптрона, при этом выход по тенциометра связан со скользящим контактом сопротивления нагрузки, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора тока, а фоторезистор первого оптрона включен в цепь обратной связи регенеративного оптрона.

Устройство для измерения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя представлено на чертеже. Оно содержит электродвигатель 1, крутящий

5 момент на валу которого измеряется, трансформатор 2 тока, первичная обмотка которого включена в фазу питания электродвигателя, вторичная обмотка через резистор 3 подключена к лампе накаливания

0 подсветки регенеративного оптрона 4, нагрузкой которого является переменное сопротивление 5, проградуированное в значениях крутящего момента, трансформатор 6 напряжения, первичная обмотка кото5 рого подключена к фазам питания электродвигателя 1. а вторичная - к последовательно включенным лампам накаливания оптронов 7 и 8, фоторезисторы которых включены параллельно лампам накалива0 ния оптрона, микродвигатель 9, кинематически связанный со скользящим контактом сопротивления нагрузки 5, а электрически - с выходом усилителя-регулятора 10 максимального напряжения, вход которого

5 подключен к фоторезистору цепи положительной обратной связи оптрона 4, источник 11 опорного напряжения, подключенный к цепи питания положительной обратной связи оптрона.

0 Устройство работает следующим образом.

Первоначально движок сопротивления нагрузки 5 устанавливается так, чтобы получить максимальное значение сопротивле5 ния, что соответствует минимальному Значению крутящего момента, значение которого задается источником 11 опорного напряжения, следящий усилитель-регулятор 10 максимального уровня входного напря0 жения выдает для этого случая сигнал управления на микродвигатель 9, который начинает вращение своего ротора и перемещает скользящий контакт сопротивления 5 в сторону его уменьшения, при этом начина5 ет изменяться угол наклона линии нагрузки Оптрона. По достижении линией нагрузки точки максимума вольт-амперной характеристики, заданной значением напряжения опорного источника, происходит опроки0 дывание, оптрона и резкий скачок напряжения в сторону уменьшения на сопротивлении фоторезистора, а это ведет к изменению полярности сигнала на выходе усилителя регулятора и изменению направления вра5 щения микродвигателя 9, при котором сопротивление нагрузки 5 оптрона начинает возрастать. Это происходит до тех пор, пока линия нагрузки не совместится с второй неустойчивой рабочей точкой вольт-амперной

характеристики, соответствующей току

сброса, при котором происходит обратный скачок в сторону увеличения напряжения на фоторезисторе оптрона 4. Данный бросок напряжения вновь изменяет полярность сигнала управления, что ведет к изменению направления вращения микродвигателя 9. Процесс автоколебаний отслеживания точки максимума вольт-амперной характеристики продолжается до тех пор, пока не наступит установившийся процесс (два-три колебания), при котором по значению со0

противления 5 можно определить текущее значение крутящего момента на валу асинхронного двигателя.

Таким образом, предлагаемый способ и его реализация позволяют значительно повысить точность измерения путем исключения фазовых погрешностей, не оказывающих влияния в данном способе на результат измерения, и позволяет непосредственное считывание текущего значения крутящего момента,

Использование: в электроприводных буровых установках. Сущность: устройство содержит трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключена к фазам питания электродвигателя, а вторичная - лампе накаливания первого оптрона, фоторезистор которого подключен параллельно к первой лампе накаливания регенеративного оптрона, микродвигатель, кинематически связанный выходом со скользящим контактом сопротивления нагрузки, подключенной к входу первой лампы накаливания регенеративного оптрона и к входу фоторезистора первого оптрона, а вход микродвигателя связан с выходом усилителя-регулятора, вход которого связан с фоторезистором регенеративного оптрона, который подключен к подвижному контакту потенциометра, связанного входом с вторичной обмоткой трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в фазу питания электродвигателя, и источник опорного напряжения, включенный параллельно второй лампе накаливания регенеративного оптрона. 1 ил.

Формул а изобретения Устройство для измерения крутящего момента на валу асинхронного электродвигателя, содержащее трансформатор напряжения, первичная обмотка которого подключена к фазам питания электродвигателя, а вторичная - к лампе накаливания первого оптрона, фоторезистор которого подключен параллельно к первой лампе накаливания регенеративного оптрона, микродвигатель, кинематически связанный своим выходом со скользящим контактом сопротивления нагрузки, подключенного к входу первой лампы накаливания регенеративного оптрона и к входу фоторезистора первого оптрона, а вход микродвигателя связан с выходом усилителя-регулятора,

0

5

0

вход которого связан с фоторезистором регенеративного оптрона, который подключен к подвижному контакту потенциометра, связанного своим входом с вторичной обмоткой трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в фазу питания электродвигателя,отличающееся тем, что. с целью повышения точности, в него введен источник опорного напряжения, параллельно включенный к второй лампе накаливания регенеративного оптрона, при этом выход потенциометра связан со скользящим контактом сопротивления нагрузки,. вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора тока, а фоторезистор первого оптрона включен в цепь обратной связи регенеративного оптрона.