Устройство для измерения частоты скольжения асинхронного двигателя Советский патент 1978 года по МПК G01R23/00 

1

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано для контроля асинхронного двигателя и управления режимом его работы.

Известно устройство для определения

частоты скольжения асинхронного двигателя, содержащее катушку индуктивности, размещенную непосредственно у статора. К ка тушке подключены лавинно-пролетные диоды, вьгходы которых связаны с индикатором, фиксирующим скольжение fll

Однако устройство обладает низким бъютродействием.

Наиболее близок к предлагаемому устройство 2, содержащее блок формирования рааностньгх импульсов, блоки суммирования и формирования импульсов, ключи с управляющим логическим блоком, преобразователь частота-напряжение. Сигналы синхронной скорости ии Q и фактической скорости(jj подаются на соответствующие блоки суммирования напряжения и формирования импульсов. На вькоде каждого из блоков получается ряа импульсов, частота которых вдвое превышает исходные частоты задания на вхо

де. Удвоение частоты позволяет избежать ошибок при измерении частоты скольжения, связанных с перекрытием импульсов Ш и Ш . Эти два ряда импульсов подаются через управляемые кпючи на соответствующие входы блока формирования разности импульсов. Импульсы разности, определяющие частоту скольжения, с вьтхода блока формирования поступают на вход преобразователя частота-напряжение. Аналоговое напряжение i U .j. , снимаемое с выхода преобразоватета, несет информацию о частоте скольжения.

Однако рассмотренное устройство не обладает достаточным быстродействием, так как частота скольжения измеряется с частотой повторения Шс - UJ . Поэтому такое устройство для измерения частоты скольжения асинхронного двигателя, составляющей единицы или доли герц, в частотно-регулируемых приводах с регуляторами скольжения непригодно.

Цель изобретения - повышение быстг)одействия измерения частоты скольжения.

Достигается эта цель тем, что в ycTfeiiство 1ЛЯ измерения частоты скольжения ооипкронного двигателя, содержащее блок задания непрерывного полоя ительного напряжения, пос ледовательно соединенные логнческий блок, преобразователь частота-напряжение, пере ключатель и блок формирования разностных импульсов, состоящий из источника напряжения отрицательной полярности, четырех последовательно соединениьпс ключей и резисто ров в операдионного усилителя, причем остал ные выходы логического блока подключены ко входам ключей блока формирования разностных импульсов и ко входам переключате ,пя, в блок формирования ра- чостньгх импульсов введены два интегратора с диодами, подвдюченньтми параллельно кажпому из них, причем вход первого интегратора через первый ключ и резистор соединен с выходом блока задания непрерь Вного положительного напряжения, а через второй ключ и резистор с выходом источника отрицательного напряж ния, вход . второго интегратора через третий ключ и резистор подключен к выходу блока задания непрерывного положительного напряжения и через четвертый ключ и резистор К выходу источника отрицательного напряжения, а выходы обоих интеграторов соединены со входом операционного усилителя. На чертеже изображена функциональная схема устройства. Входящий в состав устройства блок формкрования разностных импульсов 1 содержит операционные усилители 2-4, причем усилители 2, 3, за шунтированные соответственно конденсаторами 5, 6, представляют -собой интеграторь. Диоды 7 и 8 .подключены катопами ко входам операционных усилителей 2 и 3 и через соответствующие управляемы ключи 9 и 10 подсоединены ко входу блока 11 задания непрерывного положительного напряжения U пропорционального фзктической скорости, а через управляемые ключи 12, 13 соответственно - к источнику 14 напряжения отрицательной полярности, усилителей 2, 3 соответственно через конденсаторы 15, 16 подключены ко входу операционного усилителя 4, шунтированного резистором 17. Выход усилителя 4 через ключ 18 связан со входом преобразователя 19 частота-напряжение, содержащего операционный усилитель 20, в одну цепь обратной связи которого включен конденсатор 21, а в другую - соединенные последовательно ключ 22 к резистор 23. К цепи управления ключей 9, 10, 12, 13, 18, 22 присоединен управляющий логический блок 24, коммутирующий ключи. Блок 24 содержит триггер 25 со счетным входом, причем последний связан с блоком задания импульсов синхронной скорости , и противоположный выходы триггера 25 включены в управляющие цепи соответственно клкней 12 и 13 и подсоединенытакже к первым входам элементов И 26 и 27 соответственно. Вторые входы элементов И 26, 27 непосредственно связаны с блоком задания импульсов синхронной скорости а их вьгходы - с прямыми входами соответственно триггеров 28, 29. Противоположные входы триггеров подключены к блоку задания импульсов фактической скорости UU (на чертеже не показан). Выходы тригге ров 29 и 28 подключены к цепям управления соответственно ключами 9 и Ю. Входы блока 24 подключены ко входам блока селекйии 30, выход которого присоединен к цепям управления ключами 18, 22. иО напряжение фактической скорости. Работает устройство измерения частоты скольжения следующим образом. В момент времени t j , соответствующий исходному состоянию, на прямом вьтходе триггера 25 появляется сигнал , на противоположвом-сигнал О. При этом ключ 12 замкнут, а ключ 13 .разомкнут. На выходах триггеров 28, 29 присутствуют сигналы О. Ключи 9 и 10 разомкнуты. Входной сигнал усилителем 2 не интегрируется, так как выход последнего через диод 7 замкнут на его вход. В момент 12 на триггер 25 подается импульс синхронной скорости Ш2 . При &ТОМ на прямом еговыходе возникает сигйал О, на . противоположном- сигнал . Ключ 12 размыкается, а ключ 13 замьькается. На выходе элемента И 27 появляется сигнал 1, который формирует на прямом выходе триггера 29 сигнал , замыкающий ключ 9, через который на усилитель 2 подается непрерьгоное положительное напряжение, пропорциональное напряжению фактической скорости и оу. Напряжение U ц) интегрируется усилителем 2 и через конденсатор 15 .подается на усилитель 4. Усилитель 3 шунтирован диодом 8, поэтому напряжение источника 14 им не интегрируется. В момеит t J прихода импульса сигнапа фактической скорости на прямом выходе триггера 29 появляется сигнал О , который размыкает ключ 9. На выходе усилителя 2 напряжение принимает фиксированное значение, а ток усилителя 4 становится равным нулю, В момент t на триггер 25 подается импульс сигнала синхронной скорости OU , При этом на прямом вьгходе этого триггера возникает сигнал 1, на противоположном сигнал О, и ключ 12 замыкается. .е элем(М1Тй И 26 возникает сигнал I, Это приводит к , что на прямом выхоае триггера 28 также появляется сигнал 1, который замыкает ключ 10. На вьпсоде усилителя 2 напряжение уменьшается от фикси- рованного в момент t , значения цо нуля. Оановременно на усилитель 3 через замкнутый ключ 10 подается непрерывное положительное напряжение фактической скорости uj I которое им интегрируется. Интегри рованное значение сигнала снимается с Bbhхода усилителя 3 и через конденсатор 16 подается на усилитель 4. В момент t через конденсатор 16 на усилитель 4 проте кает ток, равный по величине и обратный по знаку току через конденсатор 15 в момент t 2 причем его длительность равна ин- t, {время интетервалу времени t грирования усилителя 2). В момент 15 на противоположные входы триггеров 28, 29 подается импульс сигнала фактической скорости . При этом на прямом вь1ходе триггера 28 возникает сигнал О, который размыкает ключ 10 и пре кращает интегрирование сигнала на выходе усилителя 3 и, следовательно, прохождение тока на усилитель 4 через конденсатор 16 прекращается. В результате средний ток на на входе усилителя 4 пропорционален разнос ти зафиксированных уровней напряжения усилителя 3 в момент t g. и усилителя 2 в момент tj . Далее устройство работает аналогично. Среднее значение тока на входе усилителя 4 за время между двумя сигналами можно найти из выражения К, -(u;,-) uu и ц, - непрерывное напряжение фактической скорости; . R - сопротивление цепи; К 2 коэффициент пропорциональности; Tuj период импульсов частоты фактич кой скорости; кой скорости; Т - период импульсов частоты синхронной скорости. Из формулы видно, что средний ток за времяТуц пропорционален разностной частоте, Выходной сигнал усилителя 4 подается н усилитель 2О преобразсшателя 19 частотанапряжение, причем этот усилитель явля ется фильтром благодаря наличию конденсатор 21 в цепи обратной связи. Постоянная времени фильтра определяется частотой вхоцно го стенала UJ, Ключи 18, 22 нормально замкнуты. Работа устройства предполагает поочерецное получение импульсов Сй; и CJU но поскольку частоты CJU различны, бывают такие периоды например при (i)g.(jy), при которых два импульса частоты следуют Подряд. При фиксации двух импульсов частотой блок 24 размыкает цепи управления ключей 18, 22. При этом на вход усилителя 20 не поступает ложная инфорк1ация с конденсатора 21. Конденсатор не разряжается благодаря отключению ключа 22. После того как вновь начинают поступать поочередно импульсы .частот Ц;. и Ш , блок 24 замыкает ключи 18, 22. Устройство позволяет измерять разност нуто частоту tfiJ - UU с частотой Ш , которая -на порядок выше частоты {). - Li) , что обусловливает значительгное повышение быстродействия. При этом на достоверность результатов измерения не влияет такая последовательность импульсов, когда импульсы Ш( следуют подряд. Формула изобретения Устройство для измерения частоты скольжения асинхронного двигателя, содержащее блок задания непрерьюного положительного напряжения, последовательно соединенные логический блок, преобразователь частотанапряжение, переключатель и блок формирования разностных импульсов, состоящий из источника напряжения отрицательной попяр ности, четырех последовательно соединенных ключей и резисторов и операционного усилителя, причем остальные выходы логического блока подключены ко входам ключей блока формирования разностных импульсов и ко входам переключателя, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в блок формрирования разHocTHbtx импульсов введены интегратора с диодами, подключенными параллельно каждому из них, причем вход первого интегратора-через первый ключИ резистор соединен с выходом блока задйния непрерывного положительного напряжения, а через второй ключ и резистор - с В1ыходом источника отрицательного напряжения, вход второго ин- « тегратора через третий ключ и резистор подключен к выходу блока задания непрерывного- положительного напряжения и через четвертый ключ и резистор - к выходу источника отрицательного напряжения, а выходы интеграторов соединены со входом операционного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент США № 3378744, кл. 318-167, 1968. 2.Патент США № 354487О, кл. 318-227, 197О,