Тепловая модель электродвигателя постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02H7/08 

Шобретение относится к электротехник и может быть применено для управления электродвигателем постоянного тока. Известны устройства для моделирования процессе® нагрева и охлаждения двигате та, содержашие датчик тока якоря, соединенный с квадратором и включенный иа выкод поспеанего элемента задержки с постояйной , равной постоянной времени награза якоря lj. Сигнал с выхода элемента задержки , поступает на вход блока управления двигателем. Недостатком устройства является нал чие погрешности моделирования тепловых процессе, обусловленная неучетом изменения сопротивления обмотки якоря вследствие @е нагрева. Известно также устройство - физическая модель двигателя, предетавлякяцая собой дополнительную секцию якоря с участкснл уменьшенного сечения, расположенную в междуцолюсном пространстве 2 Надостатксж известного устройства является необходимость конструктивных изменений моделируемого двигателя. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, представляющее собой спиральный проводник, обмотанный вокруг изолированной металлической пластины. В непосредственной близости от пластины располагается датчик температуры (термистор). Датчик, пластина и проводник покрыты слоем бандажа и компаунда. Постоянная времени нагрева определяется толщиной пластинки и числа слоев бандажа 3. Устройству-прототипу присущ недостаток - дополнительная погрешность иэ-за того, что при моделировании тепловых процессов электродвигателя, в магнитной цепи которого использованы материалы с низкой температурой распада ферромагнитной структуры с точкой Кюри и допускающего значительный перегрев, не учитывается ухудшение магнитных свойств 3748 сердечника двигателя при приближении его температуры к указанной точке распада и, спейоватепьйо, снижение нагрузочной способности двигателя, Цепью изобретения является повышение точности моделирования процессов нагрева и охлаждения якоря путем учета влияния температуры на магнитные характеристики якоря. Цель достигается тем, что известное устройство - тепловая модель электродвигателя постоянного тока, содержащая датчик температуры якоря, выполненный в виде обмотки из провода с тем же температурным коэффициентом сопротивления, как и провод обмотки якоря, снаружи обмотка датчика покрыта слоем теплоизолирующего материала, внутри нее расположен термочувствительный элемент, дополнительно снабжена управляемым источни ком переменного тока и демодулятором, вход которого вместе с обмоткой датчика присоединен к вькоду управляемого источника, а термочувствительный элемент выполнен в виде магнитного сердечника, одинакового с материалом сердечника яко ря. На . 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 дйтчик температуры якоря.

Эг1ектродвигатель 1 подключен к блоку 2 управления, обеспечивающего необходимый режим питания двигателя. Датчик 3 тока якоря подключен в цепь якоря двигателя 1, а его выход - к тепловой модели 4 двигателя, состоящей из управляемого источника 5 переменного тока. величина которого пропорциональна сигнагпу-с датчика 3 тока. К выходу источника 5 присоединены датчик б температуры якоря вместе с входом демодулятора 7, -Выход последнего подключен к управляю-; щему входу блока 2 управления двигате Датчик 6 температуры якоря состоит из обмотки 8 из провода с таким же температурным коэффициентом сопротивления, что и провод обмотки якоря. Снаружи обмотка 8 покрыта слоем 9 теплоизолирующего материала.. Внутри обмотки 8 имеется полость, в которую помещен сердачник 10 из того же магнитного материала, что и сердечник якоря двигателя. Толщина слоя 9 теплоизолирующего материала и число БИТКОВ обмотки 8 выбираются таким (Срезом, чтобы тепловые постоянные вргаленн датчика 6 были бы одинакоВ этом случае напряжение на Д(атчике б уменьшается из-за уменьшения индуктивной составляющей сопротивления, величина сигнала управления на входе блока 2 уменьшаете:я, что вызывает уменьшение гока, потребляемого двигателем 1.

Таким образец, введение дополнительных элементов исвязей дает возможность выми с постоянными времени моделируемого двигателя 1 . После включения двигателя 1 в работу тепловыделение в нем от потерь вызывает повышение его температуры. При увеличении нагрузки на двигатель возрастает ок якоря и повышается его температура. Поскольку обмотка датчика 6 обтекается током, пропорциональным току якоря, а тепловые постоянные датчики 6 и двигателя 1 одинаковы, то обмотка 8 и сердечник 10 датчика нагреваются одинаково с двигателем. Напряжение на датчике 6 зависит от величины тока якоря, активного сопротивления обмотки 8, определяемого ее температурой, и индуктивного сопрот1шпения, определяемого магнитными свойствами сердечника 10. Тисим образом, нагрузочную способнос1Ъ двигателя характеризует напршкение с датчика 6, которое демодулируется в элементе 7 и поступает на управляющий вход блока 2 управления, создавая замкнутую цепь автоматического регулирования режима двигателя. При перегрузке двигателя его температура повышается настолько, что магнитные свойства сердечника ухудшаются вследствие приближения к точке -Кюри, а нагрузочная способность двигателяг, определяемая его электромагнитным момеитом, падает. повышения точности моделирования процессов нагрева и охлаждения двигателя путем учета изменения от температуры магнит ных свойств его сердечника. Формула изобретения. Тепловая модель, злектродвигатетш постоянного тока, содержащая датчик температуры якоря, выполненный в виде обмотки из провода с тем же температурjj коэффициентом сопротивления, как и провод обмотки якоря, снаружи обмотка датчика покрыта слоем теплоизолирующего материала, внутри нее расположен термочувствительный элемент, отличающ а я с я тем, что, с целью повышения точности моделирования процессов нагрева и охлаждения якоря путем учета влияния 5 748641 .температуры на магнитнью характеристики якоря, она дополнительно снабжена управляемым источником переменного тока и демодулятором, вход которого вместе с обмо-псой датчика присоединен к выходу 5 управляемого источника, а термочувствительный элемент рыполнен в виде магнит- fc ного сердечника, одинакового с материалом сердечника якоря.№ пр Источники информации, инятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 312340, кл. Н 02 Н 7/О8, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР 379952, кл. Н 02,Н 7/085, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР 512531, кл. Н 02 К 11/00, 1974.

98

fO