Устройство для измерения момента и мощности на валу электрической машины постоянного тока с обмоткой дополнительных полюсов Советский патент 1980 года по МПК G01L3/22 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНТА И МОЩНОСТИ НА ВАЛУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ОВМОТКОЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОЛЮСОВ Изобретение относится к измерительной технике, и частност к устройствам для измерения момента и мощности на Валу электрической машины постоянного тока с обмоткой дополнительных полюсов работающей в двигательном и генераторном режимах. Известно устройство для измерения статического момента нагрузки на валу двигателя постоянного тока, содержащее блок измерения динамического момента двигателя в виде тахогенератора с дифференцирующим звеном, блок измерения полного момента, выполненный в виде тахометрического моста, в смежные плечи которого включены обмотки якоря и дополнительных полюсов двигателя, и соответственно два сопротивления делнте ного устройства, один вход которого соединен с диагональю моста, другой - с якорной обмоткой тахогенератора и множительного устройства, один вход которого соединен с обмоткой дополнительны полюсов двигателя, другой - с выходом делительного устройства, и блок суммирования, соединенный одним входом с диффе peнциpyющmv звеном, а другим - с выходом множительного устройства Ц}. Однако данное устройство не обеспечивает требуемой Точности измерения и не позволяет производить измерение момента при работе двигателя в режиме генератора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения момента и мощности на валу электрической машины постоянного тока с обмоткой дополнительных полюсов, содержащее блок определения ЭДС ротора в функции тока в цепи ротора с усилителем постоянного тока, блок умножения ЭДС ротора на ток в цепи ротора н блок деления, связанный одним входом с датчиком частоты вращения ротора, а выходом - с измерителем момента 2. Недостатком такого устройства также является низкая точность измерения.

781179

Цель изобретения - повышение точНбстй иймерёния.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены блок опредедения суммарных потерь в стали и механических потерь мощности в машине, связанный входом с датчиком частоты вращения ротЬра, блок суммирования, один вход, которого связан с выходом.блока умножё1шя, другой - с выходом блока определения суммарных потерь, а выход выходом блока целения и измеритель мощности, связанный с выходом блока суммирования, а блок определения ЭДС ротора снабжен на выходе узлом алгебраического суммирования, один г: вход которого связан с выходом усилителя постоянного тока, а другой - с цепью ротора, причем коэффициент усиления равен отношению величины сопротивления цепи ротора к величине сопротивления обмотки дополнительных полюсов, к которой подключен вход усилителя.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 foiKi3 якорной цепи электрической машины 2 постоянного тока, блок 3 умножения, один вход которого соединен с датчиком 1 IP ока, а другой - с блоком 4 определения ЭДС ротора в функции тока в цепи ротора. - . - -

Блок 4 состоит из узла 5 алгебраического суммирования напряжений и усилителя 6 постоянного тока. Один из входов узла 5 соединен с якорнрй цепью машины 2, а другой - с выходом усилителя 6, вход которого подключен к обмотке 7 дополнительных полюсов машины И..

Выход блока 3 умножения подключен к одному входу блока 8 суммирования, другой вход которого соединен с выходом блока 9 определения суммарных потерь в стали и механических потерь мощности в машине 2 в зависимости от скорости вращения ее ротора, контролируемой тахогенератором 10. К якорной цепи тахогенератора 10 подключены вход блока 9 и один вход блока 11 деления.

К выходу блока 8 суК«мИ рОв№йя подключены измеритель 12 мощности и ДРУГОЙ вход блока 11 деления, выход которо го соединен с измерителем 13 момента.

Устройство работает следующим обра здм. ..„,..„ ..,. ...,.........;.,.,. .:.....„.

При работе электрической машины 2 на один вход блока 3 умножения подается сигнал с датчика (шунта) 1 тока, про

Порциональный току якорной цопи, а на другой вход - сигнал, п{)опорциональный ЭДС, развиваемый электрической машиной. Величина этой ЭДС Е равна

± ли , V

где (J - величина напряжения, подводимого к якорной цепи машины от питающей сети, или развива емргр машиной в генератор- ном режиме работы;

ди падение напряжения в якорной цепи машины.

Таким образом, на выходе блока 3 умножения появляется напряжение, пропорционалБНое мощности на валу электрической машины без учета суммарных потерь в стали и механических потерь мощности в самой машине.

и, (и±ли),

где К - коэффициент пропорциональности;

3 ок якорной цепи электрической машины.

ЭДС электрической машины.2 определяется блоком 4. Для учета изменения сопротивления обмоток якорной цепи машины 2 при изменении их темпер атуры вход усилителя 6 постоянного тока подключен к обмотке 7 дополнительных полюсов машины. Усилитель 6 во столько раз усиливает напряжение, снимаемое с обмотки 7, во сколько раз ее сопротивление меньше суммарного сопротивления элементов якорной цепи, соединенных с узлом 5 алгебраического суммирования напряжений. Узел 5 автоматически осуществляет сзт мирование напряжений и и дО . В генераторном режиме

работы машины 2 значения U и лУ суммируются, а в двигательном - из величины напряжения U вычитается падение напряжения J ..

Напряжение с выхода блока 3 умножения подается на вход блока 8 суммирования, на другой вход которого подается напряжение с выхода блока 9, про- порцион(зльное суммарным потерям в ста-ли и механическим потерям мощности в самой машине 2, в зависимости от скорости Вращения ее вала. На выходе блока 8 появляется напряжение пропорциональное мощности. В генераторном ре- жиме - подвёценн.ой к валу электричес-

кой машины, а в двигательном - на валу машинь постоянного тока. Это напряжение регистрируется измерителем 12 мощности, а также подается на один из входов блока 11 деления, который осуществ-

вляет деление напряжения, пропорционального мощности на балу машины, нв edipряжение, пропорциональное скорости бращения ее вала.

Таким образом, напряжение на выхо де блока 11 деления пропо{жионально величине момента на валу электрической машины постоянного тока, подаваемого к машине в генераторном режиме ее работы и развиваемого - в двигательном режиме.

Использование устройства позволяет повысить точность измерения момента и мощности на валу электрической машины ,постоянного тока при работе ее в режиме двигателя и в режиме генератора.

Формула изобретения

Устройство для изремения момента и мощности на валу электрической машины постоянного тока с обмоткой допол- нительных полюсов, содержащее блок определения ЭДС ротора в функции тока в цепи ротора с усилителем постоянного тока, блок умножения ЭДС ротора на ток в цепи ротора и блок Деления, связанный одним входом, с датчиком частоты вращени ротора, а выходом - с изме рителем момента, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены блок определения суммарных потерь в стали и механических потерь мощности в маши-v не, связанный входом с датчиком частоты вращения ротора, блок суммирования, один вход которого связан с выходом блока умножения, другой - с выходом блока определения суммарных потерь,

а выход - с другим входом блока деления, и измеритель мощности, связанный с выходом блока суммирования, а блок Определения ЭДС ротора снабжен на выходе узлом алгебраического суммирования, ошш вход которого связан с выходом усилителя постоянного тока, а другой с цепью ротора, причем коэффициент усиления равен отношению величины сопротивления цепи ротора к величине сопротивления обмотки дополнительных полюсов, к которой йодключен вход усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 42О8931 кл. Q 01 Ь 3/22, 23.05.1972 г.

2. Авторское свидетельство СССР N 159482, 22.12.77 (прототип).