УСТРОЙСТВО для РЕГИСТРАЦИИ ХАРАКТЕРНЫХ МОМЕНТОВ ВРЕМЕНИ ВЫБЕГА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Советский патент 1970 года по МПК G01D1/12 G01D21/02 

Известны устройства для регистрации характерных моментов времени выбега электродвигателя, например электромеханические осциллографы. Однако такие устройства не дают воз.можности непосредственного получения требуемых результатов.

В предлагаемом устройстве, содержащем реле нулевого тока статора, регулируемое реле времени, тиристор, исполнительное реле и регистрирующий электросекундомер, регистрирующий электросекундомер включен в сеть через размыкающие контакты реле нулевого тока статора и размыкающие контакты исполнительного реле, обмотка которого через разл ыкаюн1ие контакты реле времени, питающегося от сети через замыкающие контакты нулевого тока, включена Б цепь тиристора. Анодная цепь тиристора связана с выходом делителя напряжения, включенного через диод на две фазы сети, а унравляющий электрод тиристора - с выходом импульсного трансформатора, первичная обмотка которого подключена со стороны двигателя к силовым контактам пускателя на те же фазы, что и делитель.

Реле нулевого тока статора может быть выполнено с трехфазным трансформатором, питающимся током статора. Вторичные обмотки трансформатора связаны со входами трехфазного двухнолунериодного выпрямителя, а выход выпрямителя - со входом стабилизированного усилителя, собранного на транзисторе, работающем в режиме насыщения, в коллекторную цепь которого включена обмотка быстродействующего реле.

В первичную цепь импульсного трансформатора может быть включен конденсатор.

Такое выполнение устройства позволяет повысить точность регистрации моментов времени, благоприятных и неблагоприятных для повторного включения электродвигателя в сеть при незатухшем поле статора.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема описываемого устройства; на фиг. 2, а и б - графики, поясняющие работу

устройства; на фиг. 3 - огибающая биений напряжения на контактах пускателя после отключения электродвигателя.

Момент отключения электродвигателя Д от сети фиксируется при помощи блока токового

реле БТР - реле нулевого тока статора. Блок содержит трехфазный трансформатор с малой индуктивностью обмоток, работающий в режиме, сходном с режимом работы трансформатора тока, трехфазный выпрямитель, собранный по схе.ме Ларионова, и усилитель, выполненный на транзисторе, в коллекторную цепь которого включено быстродействующее, например поляризованное реле РТ. Усилитель питается от отдельного источника, стабилизилитроном. Параметры трансформатора и цепей питания выбраны так, чтобы при любом токе в первичных обмотках, лежащем в пределах 0,5-5 а, транзистор находился в режиме насыщения. Если величина тока двигателя в предшествующем режиме выходит за указанные пределы, то необходимо применять соответствующне трансформаторы тока.

Использование трехфазной системы выпрямления и транзистора, работающего в режиме асыщения, вызвано необходимостью уменьшения разброса времени возврата реле РТ. Существует принципиальная возможность использования вместо блока токового реле свободных блок-контактов пускателя. Однако точность измерений в этом случае снижается из-за разброса параметров срабатывания нускателей.

Основным исполнительным элементом устройства является тиристор Т, в силовую цепь которого включепо исполнительное реле Р через размыкающие контакты реле времени РВ. Силовая цепь тнрнстора иитается от делителя нанряжения, включенного на напряжение сети через полупроводниковый диод. Питание анодной цепи однополупериодным напряжением повышает наделсность работы устройства, так как устраняет одновременное присутствие обратного анодного напряжения и импульсов управления на тиристоре. Управление тиристором осуществляется от формирователя импульсов, выполненного в виде имнульсного трансформатора ИТ на сердечнике из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Первичная обмотка импульсного трансформатора подключается к силовым контактам К пускателя со стороны электродвигателя на те же фазы, что и делитель напряжения, питающий анодную цепь тиристора. Для обеспечения более надежного срабатывания тиристора в моменты, когда нанряжение на отключенном электродвигателе находится в противофазе с напряжением сети, в цепь первичной обмотки импульсного трансформатора включается конденсатор, обеспечивающий небольшой емкостной сдвиг по фазе тока первичной обмотки относительно питающего его нанряжения. Параметры импульсного трансформатора выбраны так, чтобы длительность импульса управления была порядка 0,1-0,5 мсек, а амплитуда-достаточной для срабатывания тиристора.

Электросекундомер ЭС, например вибрационного тина, включен на напряжение сети через размыкающие контакты токового реле РТ и исполнительного реле Р.

Реле времени может содержать, например выпрямительный мост, нитающийся от напряжения сети через замыкающие контакты токового реле РТ. В выходную диагональ моста включена параллельно реле регулирующая R С-цепочка.

Исходным состоянием схемы является такое состояние, когда тумблер В разомкнут, контакты /С пускателя замкнуты, и электродвигагатель Д, будучи подключенным к сети, вращается. При этом со вторичной обмотки трансформатора блока токового реле БТР снимается нанряжение, которое заводит транзистор в релсим насыщения. Реле РТ, включенное в коллекторную цепь транзистора, находится в сработанном состоянии, а его замыкающие контакты в цепи питания реле времени РВ замкнуты. Реле РВ также находится в сработанном состоянии, а его размыкающие контакты в цени тиристора Т разомкнуты.

Перед измерением устанавливают пужпук.: выдержку на возврат реле времени и включают тумблер В. После этого, отключив от сети электродвигатель, можно произвести замер.

Если необходимо зарегистрировать момепт выбега, когда напряжение па двигателе в первый раз находится в противофазе по отношению к напряжению сети, что соответствует первому максимуму напряжения на разомкнутых контактах пускателя (фиг. 3, момент /), после перевода схемы в исходное состояние па реле времени устанавливают мини.мальную выдержку, и нажатием на кнопку «стоп пускателя размыкают цепь питания электродвигателя Д. При этом ток в обмотке статора электродвигателя сразу прекращается, и напряжение эмиттер-база транзистора становится равным нулю. Коллекторный ток транзистора уменьшается настолько, что реле РТ отпускает, разрывает цепь питания реле времени РВ и включает электросекундомер ЭС. Электросекундомер начинает отсчитывать время. Реле РВ, обесточиваясь, замыкает свои размыкающие контакты в анодной цепи тиристора. В соответствии с напряжением сети к тиристору прикладывается нанряжение однонолуиериодного выпрямления с делителя, а на управляюндий электрод поступают импульсы с трансформатора ИТ в моменты перехода через нуль э.д.с. выбега электродвигателя. Папряжение, нодаваемое на анод-катод тиристора, и импульсы управления сфазированы таким образом, чтобы в начальный момент выбега, когда напряжение сети и э.д.с., генерируемая электродвигателем, находятся в фазе, имнульсы управления подавались на тиристор в те моменты, когда заканчивается положительная полуволна подаваемого на тиристор напряжения (фиг. 2, а). Тиристор при этом остается в запертом состоянии.

В дальнейшем в процессе выбега импульс управлеиия, поступающий на тиристор, перемещается в направлении стрелки (фиг. 2, а) в промежутках между полуволнами приложенного к тиристору анодиого напрял ения.

В момент времени, когда фазовый сдвиг между нанрялсением сети и э.д.с., генерируемой электродвигателем, составляет половину периода напрял-сения сети, импульс управления совпадает с началом положительной полуволны анодного напрял ения на тиристоре. Тиристор открывается и в течение полупериода напряжения сети проводит ток. Реле Р срабатывает и, самоблокируясь, разрывает цепь питания электросекундомера. Показания электросекундомера соответствуют времени, прошедшему с начала выбега до момента первой противофазы (фиг. 3, момент t). Реле Р должно иметь достаточно малое вре1мя срабатывания и не возвраш,аться при однополупериодном питании. Этим условиям удовлетворяет, например поляризованное реле РП-4 нри амнлитуде анодного нитания тиристора 30 в. Для более четкого срабатывания тиристора желательно обмотку реле шунтировать некоторым сопротивлением (порядка 100 ом) для того, чтобы в момент срабатывания тиристора ток в его силовой цепи был бы больше удерживаю цего. После снятия показаний секупдомера можно включить тумблер В и установить стрелку секундомера на ноль. Ма этом процесс излшрения первого характерного момента времени выбега закапчнвается. По данным первого замера, зная закон изменения частоты э.д.с. в процессе выбега, можно рассчитать другие характерные момен.ты выбега, благоприятные (/2, /4) и неблагоприятные для повторного включения электродвигателя в сеть при незатухшел ноле статора. Круговая частота выбега нзмепяется но закону (о(/)юо(1--/гО,(1 где соо - частота в начале выоега; /е - коэффициент пропорциональпости. Такой закон приемлем для двигателей с длинным выбегом, так как в этом случае начальный участок экеноненты близок к ирямой линии. Тогда все характериые моменты времени выбега можио рассчитать по приближенной формуле /; /il/«. (2) 40 жутке

/1 п

момент времени, еоответствующии первой противофазе; порядковый помер характер юй точки.45

Практичеекое значение имеют иервые 3-5 характерных моментов, так как в дальнейшем Э.Д.С., генерируемая двигателем, значительно уменьшается и мало влияет на нереходные нроцессы нри новторном включении двигателя или реверсе его.

Предлагаемое устройство позволяет путем пепосредетвенного замера уточнить характерные моменты времени, полученные по прпведенной формуле, и тем самым оцеиить отклонения от иринятого закона изменеиия частоты выбега.

Если, например, пеобходимо замерить момент второй противофазы (фиг. 3, момент времени /з), иужно по результатам первого замера, подставив в формулу (2) /г 2,5, получить значение момента времени /2, лежащего в про.межутке tz-/3. Установив по шкале вреТаким образом, абсолютная погрешность измерений не должна превышать одного периода нанряження сети, причем в сторону увеличения показаний. Причиной этой погрешности может быть нечеткое ерабатыванне тиристора в моменты времени, когда импульс управления точпо совпадает с иачалом положительной нолуволны анодного нанряжения па пем. С целью повышения точности работы устройства в первичпую обмотку п.мнульсного трансформатора можно включить конденсатор с таким расчетом, чтобы сдвиг по фазе импульса управления но отношению к анодному нанряжению на тнриеторе обеспечивал четкое срабатываиие гириетора в моменты, когда э.д.е., генерируемая отключенным электродвигателем, находитея точно в противофазе по отиошению к напряжению еети.

Предмет изобретения мени полученное значение дюмента t,, можно включить электродвигатель, затем после Бключеиия тумблера В отключить двигатель от сети. При этом токовое реле срабатывает, замыкает цепь электросекундомера ЭС и разрывает день реле времени РВ. Секундомер начинает отсчитывать время. Реле времени в соответствии с уставкой держит разол1кнутымп свои размыкающие контакты в цени тиристора до момента времени t , когда после первой противофазы импульс управления вновь иопадает в промежутки между полуволнами анодного напряження ia тиристоре. Тиристор Т открывается в : юмент времени /2 (фиг. 3), когда положение имнульса управления и полуволны анодиого напряжения такое, как показано на фиг. 2, б. После срабатывания тиристора срабатывает и реле Р, которое, самоблокируясь, отключает секуид;)мер от сети. Показания секундомера соответствуют второму юменту времени, неблагоприятному для повторного включеиня э л е ктр о д в и г а т ел я. При необходимости замерить моменты времени, наиболее благонриятные для повторного включеиня электродвигателя в сеть нри незатухшем иоле етатора, необходимо поменять нолярпоеть подведенного к нмиульсиому траисформатору напряжения. Это можио сделать, исиользуя реверсирующий тхмблер в первичной цени импульсного трансформатора. Кроме того, необходимо на времени установить такую выдержку, чтобы после замыкания его контактов в цени тиристора импульсы управления иоиадали между полуволпа: 1и анодного напряжения на нем. Нанример, для первого благоприятного момента можно установить момент /, (фиг. 3), лежащий з промемежду момептами времеии /i п t.