Способ измерения электромагнитного момента многофазного электродвигателя переменного тока Советский патент 1979 года по МПК G01L3/10 

toiuHx электромагнитного момента, вызванных постоянными составляющими фазных токов.

Указанная цель достигается тем, что выделяют постоянные составляющие фазных токов за п-й полупериод основной частоты питания, вычисляют по ним постоянные составляющие потокосцеплений и суммируют их с переменными составляющими потокосцеплений, измеренных в (л-М)-й полупериод (где , 2, 3 и т. д.).

На фигуре 1 представлена функциональная схема, реализующая способ измерения мгновенных значений электромагнитного момента синхронного двигателя; а на фигуре 2 - блок выделения постоянных составляющих фазных токов, где: 1, 2, 3 - датчики мгновенных значений фазных токов /А, /в, /с; 4, 5, 6 - датчики мгновенных значений фазных напряжений UA, в, Uc; 7, 8, 9 - сумматоры напряжений; 10, И, 12 - интеграторы; 13, 14 15 -- блоки выделения постоянных составляющих фазных токов IOA, JOB, Joe, 16, 17, 18, 19 - блоки выделения сигналов мгновенных значений потокосцеплений , фв. и электромагнитного момента Мэм, соответственно.

В блоке выделения постоянной составляющей фазных токов (фиг. 2) - фильтр низкой частоты 20, усилители-ограничители 21, логические узлы 22, ключи , три интегрирующих конденсатора , детектор с частотнозависимым двухполюсником 29, ключи , схема ИЛИ 33.

В устройство входит также усилитель переменной составляющей 34 и фазочувствительный выпрямитель 35.

В описываемом способе применение накопительных устройств вызвано тем, что при случайном характере искажений формы токов постоянную составляющую можно выделить только после раздельного интегрирования двух полупериодов сигнала.

В результате измерения на основании усредненных значений постоянных составляющих фазных токов, соответствующих предыдущим полупериодам (ft-й полупериод) и текущих значений токов и напряжений в (я+1)-й полупериод получаются мгновенные значения электромагнитного момента, отвечающие высокочастотным искажениям формы фазных токов и напряжений, переходным процессам в успокоительных обмотках, тормозящим действиям постоянных составляющих токов и механическим колебаниям ротора.

Измерение электромагнитного момента электродвигателя осуществляется следующим образом. Сигналы мгновенных значений фазных токов и напряжений с элементов , IA, IB, 1с, и А, и в, Uc суммированные в соответствии с основными уравнениями синхронной мащины дают на выходах сумматоров 7, 8, 9 мгновеннь1ё зМа чения производных потокосцеплений.

Интеграторы 10, 11, 12 на выходах дают мгновенные значения переменных составляющих потокосцеплений соответствующих фазных обмоток.

Блоки 13, 14, 15 выделяют постоянные составляющие фазных токов IOA, IOB, /осВ каждом блоке 13, 14 и 15, фильтрами

низкой частоты 20 выделяют основные гармоники фазных токов, по ним в момент перехода через нуль значений основных гармоник усилителями-ограничителя 21 формируются прямоугольные импульсы, представляющие собой меандры, совпадающие по фазе с основными гармониками. Прямоугольные импульсы поступают на логический узел 22, который вырабатывает импульсы для управления ключами 23-Т-25,

через которые осуществляется поочередный заряд трех интегрирующих конденсаторов током, пропорциональным модулю фазного тока /л| от детектора с частотнозависимым двухполюсником 29.

Конденсаторы заряжаются поочередно - каждый в течение полупериода основной гармоники фазного тока. Затем каждые следующие три полупериода поочередио сохраняют заряженное в конце полупериода значение, после чего, поочередно, через ключи разряжаются за короткий промежуток времени. На входе схемы ИЛИ 33 в каждый полупериод действуют напряжение трех конденсаторов.

На выходе схемы ИЛИ 33 напряжение определяется в каждый момент наибольщим из трех входных. Оно представляет собой постоянное напряжение, пропорциональное Ьреднему значению модуля фазного тока,

на которое наложено импульсное напряжение типа «меандр величиной, пропорциопальпой постоянной составляющей фазного тока, умноженной на величину, пропорциональную полупериоду. Фаза импульсного

напряжения зависит от того, какой полупериод фазного тока обеспечил больщий заряд конденсатора, подключенного в момент действия этого полупериода и, следовательно, от того, какой знак имеет постояпная составляющая. Для выделения величины и знака постоянной составляющей полученный сигнал через усилитель переменной составляющей 34 поступает на фазочувствительный выпрямитель 35, который синхронизируется сигналом с усилителя ограничителя 21. Значение постоянной составляющей в таком устройстве формируется в конце каждого полупериода и представляет собой перепад напряжения в

данный фиксированный момент времени, а на выходе фазочувствительного детектора постоянная составляющая представлена сигналом в виде постоянного напряжения с соответствующим знаком. При изменениях частоты вращения сигнал постоянной.

составляющей следует делить на величину, пропорциональную полупериоду.

На блоки 16, 17, 18 поступают сигналы, пропорциональные мгновенным значениям переменных составляющих соответствующих потокосцеплений tSf ПА , fna, frrc текущего периода первой гармоники тока, со- ответствующнх фазных токов предыдущего полупериода первой гармоники тока, сигнал, пропорциональный первой гармонике тока, сигнал пропорциональный среднему значецию индуктивности фазной обмотки Lcp, и сигнал, пропорциональный среднему значению взаимойндуктивностей фазных обмоток Мер электродвигателя. Вычислительные устройства на выходах дают сигналы, пропорциональные потокосцеплениям фазных обмоток:

Фл ({ЯА + LcpfoA + + Жср/ОС

фв + McpfoA + ср/ОВ + -Мср- ОС фс - ФЯС + ср/ОЛ + Л ср/ОВ + ср/ОС.

Полученные значения потокосцеплений вместе с фазнъши токами /А, IB, /с участвуют в вычислениях мгновенных значений электромагнитного момента Мэм в устройстве 19, например, по формуле (1).

ПpeдлaгaeмJый способ измерения мгновенных значений электромагнитного момента может быть реализован на электронных микросхемах с различными вариантами интеграции. Наиболее вероятный и при-, емлемый вариант реализации способа состоит в том, что элементы первичной обработки информации 7, 8, 9, 10, 11, 12 выполняются на простых радиоэлементах, элементы 13, 14, 15 могут быть выполнены на микросхемах малой интеграции в виде электронной платы, а функции вычисляющих блоков может взять на себя регулятор, выполненный на базе микропроцессора.

На испытательных автоматизированных стендах функции элементов 7ч-19 могут выполнять гибридные вычислительные устройства или специализированные ЦВМ.

Выделение постоянных составляющих фазных токов за период, предществующий измерению переменной составляющей токов, позволяет учесть постоянные составляющие электромагнитного момента и повысить точность его измерения.

Формула изобретения

Способ измерения электромагнитного момента многофазного электродвигателя переменного тока, основанный на измерении мгновенных значений фазных токов и напряжений, вычислении по ним потокосцеплений и мгновенного значения электромагнитного момента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет фиксации составляющих электромагнитного момента, вызванных постоянными составляющими фазных токов, выделяют постоянные составляющие фазных токов за л-й полупериод основной частоты питания, вычисляют по ним постоянные составляющие потокосцеплений, а затем суммируют их с переменными составляющими потокосцеплений, измеренных в (n+1-й полупериод (где , 2, 3 и т. д.). Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Поляков Н. Г. и др. Об одном методе изменения электромагнитного момента при частотном управлении асинхронным двигателем. Тезисы докладов, Смоленск, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР № 342093, кл. G OIL 3/00, 1970.

691703

Фиг.