Устройство для измерения электромагнитного момента синхронного электродвигателя Советский патент 1979 года по МПК G01L3/00 H02K15/00 

ку; на фиг. 2 - блок-схема устройства для электродвигателя с количеством статорыых обмоток более одной. Устройство содержит резисторы 1 и 2, включенные последовательно со статорной обмоткой 3, вольтметр 4, измерительную обмотку 5, дифференцирующий блок 6, масштабирующий усилитель 7, интегрирующий блок 8, идентичные 3-х входовые вычислительные блоки 9 и 10, датчик 11 угловой скорости, блока 12 вычитания, регистрирующих устройств 13, 14, 15. Для электродвигателей, содержащих более чем одну статорную обмотку 3, устройство -включает в себя два сумматора 16 и 17 соответственна со входами «а, «б, «в и т. д. и «к, «л, «Л1 и т. д. но числу статорных обмоток 3. С иомощью устройства реактивный момент онределяется исходя из его выражения при ненасыщенном магнитопроводе (р,const) тт тт ж(0)у;-1/,-У-1ф, 2 Й9 2 Й0 ft ift-i ж,(в)-жлв), гдеМ{9)-реактивный момент; М (9), M2(0) - составляющие реактивного момента; р, - магнитная проницаемость материала магнитопровода;9-угол поворота ротора, т--число статорных обмоток 3; k - номер статорной обмотки 3; tfe - ток й-й статарной обмотки 3; - потокосцепление /г-й статорной обмотки 3. Прикладывая к входу блока 12 вычитания от сумматорОВ 16 и 17 сигналы, пропорциональные составляющим реактивного момента, на выходе блока 12 вычитания получаем сигнал, пропорциональный реактивному моменту. Составляющая реактивного момента MI (9) равла: ЖЛв):У-1гй 2 ЙЭ -0.5 ;S ik Ik -Г7-Т7 гдеугловая скорость ротора, рад/с; Wik - число витков /г-й статорной обмотки 3; zk - число витков й-й измерительной обмотки 5; Ik - ЭДС k-vi измерительной обмотки 5. Прикладывая к входам вычислительных блоков 9 и т. д., выходы которых обозначены позициями «а, «б, «е и т. д., ЭДС измерительных обмоток, ЭДС датчика угЛОВОЙ скорости и напряжения резисторов, пропорциональные токам статорных обмоток, на выходе сумматора 16 получаем сигнал, пропорциональный составляющей Mi(9). Составляющая реактивного момента М2(9) равна ).,dt. (3) -0.5 2 W211 dejdt dt . Сигналы, пропорциональные dik и lkd(, о снимаются соответственно с дифференцирующего и интегрирующего блоков 6 и 8. Прикладывая к входам вычислительных блоков 10 и т. д., выходами которых являются позиции «к, «л, «м и т. д., нанряжен;ия, нропорциональные интегралам ЭДС измерительных обмоток 5, производным токов статорных обмоток 3 и ЭДС датчика И угловой скорости, на выходе сумматора 17 получаем сигнал, нронорциональный составляющей реактивного момента 2(9). Устройство для измерения момента двигателя, содержащего одну статорную обмотку 3 (фиг. 1), работает следующим образом. С зажимов резисторов 1 и 2 сигналы, пронорцяо.нальные току статорной обмотки 3, подаются соответственна на входы дифференцирующего блока 6 и масщтабирующего усилителя 7, одновременно ЭДС измерительной обмотки 5 прикладывается к входу интегрирующего блока 8. Вычислительный блок 9 вычисляет составляющую реактивного момента, равную произведению тока статорной обмотки 3 на ЭДС измерительной обмотки 5, деленную .на угловую скорость ротора - ЭДС датчика И. Вычислительный блок 10 подсчитывает вторую составляющую реактивного момента, равную произведению производной тока статорной обмотки 3 и интеграла от ЭДС измерительной обмотки 5, деленному на ЭДС датчика И. Реактивный момент, равный разности двух составляющих, вычисляется в блоке 12 вычитания, на вход которого подаются выходные сигналы непосредственно с вычислительных блоков 9 и 10. Реактивный момент M(Q) и его составляющие MI (9) и MS (9) регистрируются соответственно элементами 14, 15 и 13.

Напряжение на статорной обмотке 3 контролируется- вольтметром 4.

Устройство для измерения момента двигателя, содержащего несколько статорных обмоток 3 (фиг. 2), работает аналогично устройству, описанному выШе. Сигнал, пропорциональный первой Составляющей момента, снимается с суммато-ра 16, на входы которого «а, «б, «8 и т. д. поступают сигналы от вычислительных блоков по функциям, аналогичным вычислительному блоку 9. Сигнал, пропорциональный второй составляющей момента, снимается с сумматора 17, на входы которого «к, «л, «лг и т. д. лоступают сигналы от вычислительных блоков по функциям, анаЛогичлым вычислительному блоку 10.

Реактивный момент вычисляется в блоке 12, на ВХОДЫ которого подаются сигналы с сумматоров 16 и 17.

Масштабирование выходных сигналов вычислительных блоков 9 и 10 производится с помощью заданных постоянных напряжений, прилоЖенных к входу этих блоков.

Настройка дифференцирующего и интегрирующего блоков 6 .и 8 производится эталонными синусоидальными сигналами. При настройке с помощью масштабирующих усилителей, входящих в эти блоки, добиваются, чтобы величины напряжений входа и выхода интегрирующего блока 8 были одинаковы, а входное напряжение дифференцирующего блока 6 в г раз превыщало его выходное напряжение (г - сопротивление резистора 1, напряжение которого прикладывается к входу дифференцирующего блока 6).

Настройка масштабирующего усилителя 7 производится с помощью постоянного или синусоидального эталонных напряжений. Входное напряжение масштабирующего усилителя 7 Б TI раз должно превыщать его выходное напряж ение (ri - сопротивление резистора 2, напряжение которого прикладывается К входу масштабирующего усилителя 7). В изобретении исключена составляющая Погрешности измерения.

обусловленная неравномерностью вращения ротора двигателя в пределах оборота, и расширены технические возможности устройства, поскольку выходные сигналы могут быть либо зарегистрированы регистрирующими элементами, либо введены в другие вычислительные устройства с целью автоматизации измерения.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я

1.Устройство для измерения электромагнитного момента синхронного электродвигателя, содержащее датчик ЭДС в виде измерительной обмотки, расположенный в

зоне статорной Обмотки, дифференцирующий и интегрирующий блоки, масщтабирующий усилитель, два вычислительных блока с тремя входами и регистрирующими элементами, два входа одного вычислительного блока соединены с выходом масщтабирующего усилителя и измерительной обмоткой, а два входа другого вычислительного блока - с выходами дифференцирующего и интегрирующего блоков, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, устройство снабжено блоком вычитания с регистрирующим элементом и датчиком угловой скорости, содержащим вал, предназначенный для жесткого соединения с валом электродвигателя, и обмотку, соединенную с третьим входом одного и другого вычислительных блоков, выходы которых присоединены к блоку вычитания.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ющее с я тем, что, с целью расщирения области примененИЯ на т-фазные синхронные электродвигатели, введено дополнительно 2(т-1) вычислительных блоков, а между вычислительными блоками и блоком вычитания включены два сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 342093, кл. G OIL 3/00, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР № 334495, кл. G OIL 3/00, Н 02К П/ОО, 1970.

// Т

15

9

Г

G

15

-Т

г К