Способ определения потерь мощности в электрической машине и устройство для его реализации Советский патент 1980 года по МПК G01L3/10 

. Предлагаемое устройство обеспечи вает более точное определение мощноети за счет того, что измерительная схема выполнена в виде прибора измерения основных потерь в обмотках якорной цепи и переходных контактах щеток, измерителя мощности.на якоре без учета основных потерь в его цепи, прибора измерения суммарных потерь мощности в стали и механических потер в зависимости от частоты вращения яко ря, прибора измерения механической мощности на валу машины, датчика элек родвижущей силы якоря, блока определе ния разности величин мощностей, блока алгебраического суммирования и блока нелинейности, вход которого электрически соединен с выходом датчика частоты вращения, а к выходу подключены прибор измерения .суммарных потерь мощности в стали и механических потерь и один вход блока алгебраического суммирования, к выходу которого пдключен прибор измерения механической мощности, а другой вход соединен с выходом измерителя мощности на якоре без учета основных потерь в его цепи и с одним из входов блока определения разности величин мощности, другой вход которого соединен с выходом измерителя мощности на якоре, а к выходу подключен прибор измерения основных потерь в обмотках якорной цепи и переходных контактах щеток, один вход измерителя мощности на якоре без учета основных потерь соединен с датчиком тока, а другой вход его подключен к выходу датчика электродвижущей силы, вход которого соединен с обмотками якорной цепи электрической машины. Предлагаемый способ определения потерь мощности в электрической машине тока поясняется схемой устройства для его осуществления. Это устройство содержит измеритель 1 мощности якоря электрической маши-. ны 2, выполненный, например, в виде функционального преобразователя 3, вы ходной сигнал которого пропорционален измеряемой электрической мощности.и ; измерительного прибора 4, соединенного с его выходом. Один вход функционального преобразователя 3 (по току) соединен с датчиком 5 тока, а другой вход (по напряжению) соединен с якорной цепью электрической машины 2, 1 датчику 5 тока подключен прибор 6 измерения тока якорной цепи машины 2. Датчик 7 частоты вращения якоря механически соединен (условно не пока зано) с якорем (валом) машины 2, а электрически - с измерительным прибором 8 частоты вращения якоря и с . входом блока 9 нелинейности. Выход же блока нелинейности 9 электрически соединен с прибором 10 измерения суммарных потерь мощности в стали и механических потерь в зависимости от частоты вращения якоря и с одним входом блока 11 алгебраического суммирования. К выходу блока 11 подключен прибор 12 измерения механической мощности на вйлу, а другой его вход соединен с выходом измерителя 13 мощности на якоре без учета основных (тепловых) потерь в его цепи с одним входом блока 14 определения разности величин мощности. Измеритель 13 мощности, как и измеритель 1, также может быть выполнен в виде функционального преобразователя 15 и измерительного прибора 16, соединенного с выходом преобразователя 15, входы которого соединены соответственно с датчиком 5 тока и с выходом датчика 17 электродвижущей силы, вход которого соединен с якорной цепью машины 2. Выход преобразователя 3 измерителя 1 мощности якоря соединен с вторым входом блока 14, к выходу которого . подключен прибор 18 измерения основных (тепловых) потерь в обмотках якорной цепи и переходных контактах щеток. В режиме ненагруженной электрической машины осуществляют вращение якоря испытуемой электрической машины 2. Изменяя величину подведенного напряжения к обмотке возбуждения (условно не показанной) или к якорю электрической машины 2, изменяют и частоту вращения якоря, изменяемую прибором 8. Датчиком 17 определяют электродвижущую силу испытуемой электрической машины 2 и умножают на преобразователь 15 её величину на величину тока якорной цепи. На выходе преобразователя 15 прибором 16 измеряют электрическую мощность Р без учета основных потерь в обмотках якорной цепи и переходных контактах щеток. В режиме ненагруженной электрической машины г ощность Т, , регистрируемая прибором 16, затрачивается только на преодоление суммарных механических потерь и потерь в стали при любых значениях установившейся частоты вращения вала машины. Поэтому по показаниям измерительного hpибopa 16 при различных значениях частоты вращения ала машины настраивйют выходной сигнал блока 9 нелинейности, измеряемый прибором 10. Показания приборов 16 и 10 в режиме ненагруженной электрической машины всегда равны между собой при одном и том же значении частоты вращения вала и равны суммарным потерям -в стали и механическим потерям, а на выходе блока 11 алгебраического суммирования сигнал, измеряемый прибором 12, всегда равен нулю в таком режиме работы машины. Основные потери в обмотках якорной цепи-и переходных контактах щеток, измеряемые прибором 18, в двигательном режиме при любых нагрузках равны разности между мощностью якоря (подводимой к машине), регистрируемой измерителем 1 и мощностью на якоре вез учета основных потерь в его цепи, измеряемой прибором 16. Величина разности этих мощностей определяется блоком 14 и измеряется прибором 18. А отдаваемая двигателем мощность при любых нагрузках и частоте вращения якоря определяется вычитанием на блоке 11 алгебраического суммировани из мощности, регистрируемой прибором 16, величины суммы потерь в стали и механических потерь при данной часто те вращения вала машины, регистрируе мой прибором 10. Мощность на валу двигателя измеряют прибором 12. 1 . В генераторном режиме раооты испытуемой машины определяют величину основных потерь в обмотках якорной цепи и переходных контактах щеток, мощность, подведенную к валу генератора и электрическую мощность, разви ёаемую генератором (мощность якоря) . Величину суммы потерь в стали и механических потерь определяют в зав симости от частоты вращения вала при работе испытуемой меииины в режиме ненагруженного двигателя. Мощность на якоре без учета основ ных потерь в его обмотках и переходных контактах щеток - полная.электри ческая мощность Р, развиваемая-генератором и регистрируется прибором 16 Основные потери в обмотках якор 1Ой цепи и .переходных контактах щето генератора, как и в двигательном 1режиме, измеряют прибором 18 и определяют вычитанием на блоке 14 из полной электрической мощности РГ, , развиваемой генератором и регистрируемой прибором 16, величины электрической мощности якоря, регистрируемой измерителем 1 и отдаваемой генератором в цепь его нагрузки. Мощность, подводимую к валу генератора при любых нагрузках и частоте вращения якоря, определяют суммированием на блоке 11 алгебраического суммирования мощности на якоре без учета основных потерь в его цепи, регист рируемой прибором 16, и суммы потерь в стали и механических потерь соответствующей данной частоты вращения вала и регистрируемой прибором 10. Мощность, подводимую к валу генератора,, измеряют прибором 12. Настоящий способ позволяет осуществлять определение и измерение потерь мощности в электрических машинах постоянного тока при любых режима их работы без применения специальных тарированных нагрузочных машин. Формула изобретения 1. Способ определения потерь мощности в электрической машине, заключакяцийся в определении суммарных потерь в стали и механических потерь в ненагруженном режиме, путем измерения тока, электрической мощности и чася-оты вращения, якоря, отличающийся тем, что, с целью по, вьииення точности определения, в нем измеряют величину мощности на якоре без учета основных потерь в его обмотках и переходных контактах щеток н по величине этой мощности в ненагруженном режиме определяют величину суммарных потерь в стали и механических потерь в зависимости от частоты вращения якоря, затем регистрируют разность величин мощности якоря и мощности на нем без учета основных потерь в его обмотках и переходных контактах щеток и определяют величину основных потерь в обмотках якорной цепи и переходных контактах щеток, регистрируют результат алгебраического суммирования мощности на якоре без учета основных потерь в нем и суммарных потерь в стали и механических потерь и определяют величину механической мощности электрической машины. 2. Устройство для реализации способа по П.1, содержащее измеритель мощности на якоре, датчики и измерители тока якоря, частоты его вращения и измерительную схему, соедин-енную с обмотками якорной цепи электрической машины, отличающееся тем, что измерительная схема выполнена в . виде прибора измерения основных потерь в обмотках якорной цеп и переходных контактах щеток, измерителя мощности на якоре без учета основных потерь в его цепи, прибора измерения суммарных потерь мощности в стали и механических потерь в зависимости от частоты вращения якоря, прибора измерения механической мощности на валу машины, датчика электродвижущей силы якоря, блока определения разности величин мощности, блока алгебраического суммирования и блока нелинейности, вход которого электрически соединен с выходом датчика частоты вращения, а к выходу подключены прибор измерения суммарных потерь мощности в стали и механических потерь и один вход блока алгебраического суммирования, к выходу которого подключен прибор измерения механической мсодности, а вход соединен с выходсш измерителя мощности на якоре без учета основных потерь в его цепи и с одним входом блока определения разности величин ощности, другой вход которого соединен с выходом измерителя мснцности на коре, а к выходу подключен прибор змерения основных потерь в обмотках корной цепи и переходных контактах еток, один вход измерителя мощности а якоре без учета основных потерь оединен с датчиком тока, а другой

вход его подключен к выходу датчика электродвижущей силы, вход которого соединен с обмотками якорной цепи электрической машины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции № 2064031,

кл. G 01 L 5/00, опублик. 20.08.71.

2.ГОСТ 11828-75. Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний. - м.; Госстандарт, 1975, с. 13-14 (прототип).