Устройство для контроля работы асинхронного двигателя Советский патент 1979 года по МПК G01P3/46 

Изобретение относится к технике измерения скоростей вращения и может быть использовано для измерения скорости вращения асинхронных двигателей,когда условия работы не позволяю 1использовать обычные тахогенераторы. В настоящее время в технике регу лирования все шире используются асинхронные двигатели р. , для управ ления которыми необходимо введение сигнала обратной связи по скорости. Известно устройство для контроля работы асинхронного двигателя 2, содержащее два измерительных трансформатора, выпряглители обратных связей, двухобмоточный измерительный прибор-логометр, активное и индуктивное сопротивления, имитирующие активное и сумму индуктивных сопротивлений статора и ротора, и катушку индуктивности, параметры которой соответствуют параметрам намагничивания цепи двигателя. В этом устройстве измерение скорости осуществляет ся двойным преобразованием сигналов тока и напряжения двигателя. Первое преобразование осушествляется с помощью измерительных трансформаторов активного и индуктивных сопротивлений, выполняющих мат-ематическую .операцию сложения векторов тока и напряжения двигателя. Второе преобразование выполнено с помощью динамического преобразования сигналов логометром, выполняющего математическую операцию деления двух выпрямленных сигналов, полученных при первом преобразовании, причем угол отклонения стрелки логометра является мерой измеряемой скорости Недостатком этого устройства является отсутствие аналогового выходного электрического сигнала, вследствие чего усилитель обратной связи, управляющий дросселями насыщения, подключен не к выходу устройства, а к промежуточному преобразователювыпрямителям, т.е. применена не отрицательная обратная связь по скорости, а дифференциальная обратная связь по току и напряжению, что не позволяет получить жестких регулировочных характеристик. Целью изобретения является получение жестких регулировочных характеристик двигателя, повышение стабильности при изменении его температуры и упрощение конструкции, расчета и наладки устройства для контроля работы асинхронного двигателя. Поставленная цель достигается тем что трансформатор тока выполнен с двумя первичными обмотками, включен ными в две фазы двигателя, на линей ное напряжение которых подключен ррансформатор напряжения, а схема преобразования сигналов выполнена в виде амплитудно-фазового детектора и выпрямителя линейного напряжения, входы которых подключены к трансфор маторам, а выходы через схему вычитания - к регулятору и измерительному прибору. На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для контроля работы асинхронного двигателя; на фиг. 2топографическая диаграмма напряжений в трехфазной системе; на фиг. 3 топографическая диаграмма токов трансформатора тока. Предлагаемое устройство состоит из асинхронного двигателя 1, схемы регулирования и стабилизации скорости двигателя, содержащей магнитный или полупроводниковый усилитель мощности 2, промежуточный усилитель 3 и задатчик управляющего сигнала 4, измерительных трансформаторов тока 5 и напряжения б, схемы преобразования сигналов, содержащей выпрямител 7, кол| цевой диодный мост 8, балласт ные активные сопротивления 9,10 и 11, регулируемое активное сопротивл ние 12, измерительного потенциометрического прибора 13, выходных клемм 14 и 15 и клемм 16,17 и 18 питающей трехфазной электросети. Трансформатор тока выполнен с двумя первичными обмотками I и II , имеющими равное число витков и включенными встречно друг другу последовательно двум двигателя. Транс форматор напряжения выполнен с одной первичной обмоткой I, подключенной к линейному напряжению тех же фаз двигателя, в которые включен трансформатор тока, и тремя вторичными обмотками II, Щи IV, из которых обмотки Щи IV имеют равное число витков,, соединены между собой, с кольцевым диодным мостом, балластными сопрЬтивлениями 9 и 10 и регулируемым сопротивлением 12 по схеме двухполупериодного демодулятора. Обмотка IV трансформатора напряжения под слючвна через выпрямитель к балластному сопротивлению 11, которое соеди йене дополнительно с сопротивлениями 9 и 10 по схеме вычитания напряж ний, причем выход схеквл вычитания напряжений соединен с измерительным прибором, выходными клеммами 14 и 1 и последовательно входу ЗЕщатчика управляющего сигнала. Устр6йс тво работает следующим образомСкорость электродвигателя регулируется изменением напряжения питани посредством усилителя мощности, управляемого промежуточным усилителем, Вектор линейного напряжения Ung двух фаз двигателя совпадает с вектором активной составляющей разности токов рв асэтих же фаз (см.фиг.2 и 3), а вектор реактивн9й составляющей разности токов рц-Jpc вектор напряжения и„.сдвинуты на угол 90° Следовательно, сигнал на выходе демодулятора, балластных сопротивлений 9 и 10, пропорционален величине активной составляющей тока двигателя. Автором установлено, что разность сигналов,пропорциональных напряжению и активной составляющей тока двигателя, имеет пропорциональную зависимость от скорости вращения двигателя. Следовательно, величина выходного сигнала схемы вычитания напряжений является мерой измерения скорости двигателя. Настройка схемы осуществляется регулируемым сопротивлением 12, которое устанавливается в положение, в котором при заторможенном двигателе показание измерительного прибора равно нулю. Применение в схеме регулирования и стабилизации скорости двигателя отрицательной обратной связи по скорости позволяет получить жесткие ре гулировочные характеристики по всем диапазоне ее регулирования. Величина выходного сигнала схемы измерения скорости зависит от величин напряжения питания двигателя и активной составляющей тока и не зависит от угла сдвига фаз между током и напряжением и, следовательно, от температуры двигателя. Известно, что при питании несинусоидальным током в линейном напряжении отсутствуют гармоники, кратные трем/ а в трансформаторе тока они взаимно вычитгиотся, и их сумма равна нулю, следовательно, при несинусоидгшьном токе питания двигателя гармоники, кратные трем, не влияют на схему измерения скорости. Формула изобретения Устройство для контроля работы асинхронного двигателя, содержащее схему регулирования скорости, измерительные трансформаторы тока и напряжения, схему преобразования сигналов и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью получения жестких регулировочных характеристик и повышения точности Ызмерения скорости при колебаниях температуры двигателя, трансформатор тока выполнен с двумя первичными обмотками, включенными последовательно в две фазы двигателя, на линейное напряжение которых подключен трансформатор напряжения, а схема преобразования сигналов выполнена в виде амплитудно-фазового детектора и выпрямителя сигнала линейного напряжения двигателя, входы которых подключены ко вторичным обмоткам трансформаторов тока и напряжения, а выходы соединены в схему вычитания напряжений, выход которого связан со входом схемы регулирования скорости и измерительным прибором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины , М.-Л., 1964, с. 199-218.

2. Авторское свидетельство №123604, кл. Н 02 К 15/00, 1959. в г.5