УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ КОЛЛЕКТОРНЫХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1968 года по МПК G01P3/481 

Известные устройства для измерения скорости вращения коллекторных машин постоянного тока, содержащие датчик сигнала, пропорционального скорости вращения машины, фильтр нижних частот, ограничитель амплитуды, усилитель, одновибратор и частотомер, не обеспечивают необходимой точности измерения.

Для повышения точности измерения предложено устройство, в котором в качестве датчика сигнала скорости машины использована катушка ее обмотки возбуждения.

При вращении якоря в катушках обмотки возбуждения машины КОВ наводятся э.д.с. с частотой зубцовых пульсаций f₃₁, э.д.с. от пульсации f_1n основного потока вследствие непостоянства воздушного зазора под главными полюсами и их гармоники f_2n, f_3n , …, f₃₂, f₃₃ и т.д.

Наибольшими являются пульсации с частотой f₃₁, f₃₂ и f₃₃, которые в различных типах машин имеют неодинаковые соотношения амплитуд. Например, в машине ПН-100 в спектре пульсаций наблюдается преимущественно э.д.с. частоты f₃₁, амплитуды ее высших гармоник f₃₂ и f₃₃ очень малы. В других машинах, например ПН-45, на катушке обмотки возбуждения наводится главным образом пульсация f₃₃. При соотношении амплитуд составляющих спектра, когда наблюдается большое преобладание амплитуды одной гармоники, частоту этой наибольшей составляющей можно использовать для измерения скорости вращения машины без применения специальных фильтров, если скорость меняется в больших пределах.

Однако во многих машинах на катушке обмотки возбуждения наводятся соизмеримые по величине э.д.с. частоты f₃₁, f₃₂ и f₃₃. Определение скорости путем измерения частоты одной из этих составляющих связано с применением специальных фильтров с полосой пропускания f₃₂/f₃₁=2, если, например, в качестве рабочей выбрана наибольшая по амплитуде гармоника частоты f₃₁.

Применение подобных полосовых фильтров сильно ограничивает рабочую зону измеряемых скоростей.

Предложенное устройство обеспечивает измерение частоты наибольшей гармоники спектра в широком диапазоне изменения скорости вращения машины при одновременном существовании на катушке обмотки возбуждения высших гармоник, которые соизмеримы по амплитуде с основной - наибольшей э.д.с.

Принципиальная электрическая схема описываемого устройства представлена на чертеже.

Для ослабления высших гармоник, например f₃₂ и f_33, если за основную рабочую частоту выбрана э.д.с f₃₁, в устройстве применяется Т-образный фильтр нижних частот 1, который подключен к катушке 2 обмотки возбуждения машины. Фильтр рассчитан так, что его частота среза соответствует основной рабочей частоте f₃₁ при наименьшей скорости вращения машины.

При возрастании скорости основная частота и все ее гармоники попадают в полосу непропускания фильтра. В полосе непропускания характеристика затухания фильтра имеет возрастающую от частоты зависимость. Сопротивление 3 плавно регулирует крутизну характеристики затухания для обеспечения таких соотношений амплитуд между сигналом основной частоты f₃₁ и его гармониками f₃₂ и f₃₃, при которых частота результирующей э.д.с. на выходе фильтра фиксируется частотомером как сигнал основной рабочей частоты.

Так как на выходе фильтра амплитуда сигнала изменяется в больших пределах в зависимости от скорости и нагрузки машины, то для устранения возможной перегрузки усилителя применяется ограничитель амплитуды 4 на диодах 5 и 6.

С выхода усилителя 7 (на триоде 8) сигнал поступает на вход одновибратора 9 (на триодах 10 и 11), который выполняет функцию формирующего каскада и служит для запуска триггера (триоды 12 и 13) частотомера 14.

До прихода запускающего импульса с одновибратора триггер находится в таком состоянии, что ключевой триод 15 открыт. Запускающий импульс, поступающий на базу триода 13, переводит триггер в такое состояние, при котором триод 13 открыт, 12 - закрыт. Ключевой триод 15, связанный через сопротивление 16 с коллектором открытого триода 13, закрывается и начинается заряд конденсатора 17 через диод 18, сопротивление 19 и микроамперметр 20 до потенциала пробоя стабилитрона 21.

В момент пробоя последнего ключевой триод 15 открывается благодаря триггеру, и конденсатор 17 разряжается через диод 22 и участок коллектор - эмиттер открытого триода 15.

При постоянстве величины зарядного тока конденсатора показания микроамперметра пропорциональны частоте измеряемого сигнала.

Устройство для измерения скорости вращения коллекторных машин постоянного тока, содержащее датчик сигнала, пропорционального скорости вращения машины, фильтр нижних частот, ограничитель амплитуды, усилитель, одновибратор и частотомер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве указанного датчика используется катушка обмотки возбуждения машины.