Измеритель скорости вращения Советский патент 1981 года по МПК G01P3/46 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к технике контроля и регулирования и может быть использовано для точного преобра зования скорости вращения различного рода машин и механизмов в пропорциональный электрический сигнал. В настоящее время для преобразования скорости в электрический сигнал широко используются аналоговые датчики скорости электромашинного типа. Они вьтолнены в виде электрических машин переменного тока и содержат магнитопроводы ротора и статора обмотки возбуждения и выходные обмотки. К числу.недостатков этих датчиков скорости следует отнести нелинейность выходной характеристики, различного рода пульсации в выходном напряжении и недостаточную для современных систе контроля и регулирования точность. Стремление повысить точность измерителей скорости привело к созданию датчиков, выполненных на двух электрических машинах переменного тока 1 Наиболее близок к предлагаемому измеритель скорости вращения содержащий две асинхронные электрические машины, роторы которых жестко, связаны друг с другом и стыкуются с исследуемым валом. Обмотки возбуждения электрических машин для создания вращающегося магнитного поля вьтолнены трехфазными и подключены к источнику питания с прямым и обратным чередованием фаз, а однофазные обмотки машин подключены ко входам двух выпрямителей, выходам которых подключена схема вычитания. Так как выпрямители однофазные, то для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения в известном устройстве требуется фильтр с большой постоянной времени, что ухудшает динамические качества измерителя скорости. При фильтре с малой постоянной времени сужается диапазон измерений из-за ухудшения соотношения сигнал/помеха.

Цель изобретения - улучшение динамических свойств и расширение диапазона измерений измерителя скорости.

Поставленная.цель достигается тем, что в известном измерителе скорости статоры элек.трических машин переменного тока развернуты один относительно другого на , однофазные обмотки подключены к источнику питания и в измеритель дополнительно введено по m суммирующих схем, при этом к входам суммирующих схем первой группы подключены одноименные, а к входам суммирующих схем .второй группы - разно именные фазы обеих электрических машин, а выходы суммирующих схем под1ключены к входам выпрямителей.

Для электрических машин с т, кратным трем, к входам суммирующих схем второй группы подключены п-ные фазы первой электрической машины и п + и П 3 фазы второй машины, где I 4 Л -.3.

Для электрических машин с трехфазными выходньми обмотками схемы суммирования выполнены на резисторах, а к выходам суммирующих схем первой групы дополнительно подключены симметрирующие резисторы, общая точка которых соединена с общей шиной выпрями-. телей.

Устройство и принцип действия измерителя скорости поясняются схемами, представлен1а 1ми на фиг. 1 и 2.

Как видно из фиг. 1, измеритель скорости вращения состоит из двух электрических машин 1 и 2 переменного тока, роторы которых жестко связаны друг с другом, а статоры развернуты на 90 относительно друг друга. Однофазные обмотки возбуткдения W и Wg подключены к источнику питания 3, напряжения которого Uj и и„ ортогональны друг другу.

в общем случае каждая, электрическая машина может иметь т-фазныё выходные обмотки, которые подключаются к входам двух групп 4 и 5 суммирующих схем 6. Кглздая группа содержит по m схем суммирования. К входам первой группы суммирующих схем подключаются одноименные фазы первой и второй электрических машин 2 2,j, и т.д.-, а к входам второй группы - разноименные, т.е. V -%; () и т.д. Выходы схем суммирования обеих групп подключаются к входам выпрямителей 7 и 8, которые также должны выполняться

т-фазными. Выходы выпрямителей подключаются к схеме вычитания 9, выход которой является выходом измерителя скорости воащения.

Наиболее распространенными в технике являются электрические машины, число фаз которых кратно трем, т.е. трехфазные, шестифазные и, в общем случае, т-фазные. Для этих машин суммирующие схемы второй группы должны иметь по три входа, и порядок подключения разноименных фаз должен быть следующим; к л-ной суммирующей схеме подключаются п-ная фаза первой электрической машины и п + -я и п фазы второй. Например, для шестифазн электрической машины к первой схеме суммирования подключаются 1

фазы машин, к второй схеме 2.-4о-6л

1 Z / фазы и т.д.

Наиболее наглядно порядок подключения фаз электрических машин можно показать на примере схемы для двух трехфазных машин, представленной на фиг. 2. В этом примере обе группы суммирующих схем выполнены на резисторах R1-R1S, а трехфазные выпрямители - на диодах Д1-Д12. Как видно из этой схемы, на входе первой суммирующей схемы первой группы (резисторы R2 и Rll) подключены одноименные фазы А и А. обеих машин, на входе второй схемы (резисторы R4 и R13) - фазы В и В2 и т.д. На входе первой суммирующей схемы второй группы (резисторы R10, R7 и R6) подключены фаза первой машины и фазы Bj и С втора-д машины, на входе второй схемы (резисторы R12, R9 и RI) - фаза В первой машины и фазы CQ и А второй машины и т.д.

Принцип действия измерителя скорости, поясняемый на примере трех-фазньрс машин, состоит в следующем.

При угловой скорости Я- 0 в зависимости от углового положения роторов в выходных обмотках обеих электрических машин индуктируются напряжения, сдвинутые по фазе на 90 , а в пространстве - на . При этом зяа счет разворота статоров фазные напряжения машин сдвинуты на 90 в пространстве. Схемы сложения на резисторах обеспечивают такое сложение токов в фазах, что на их выходах, т.е. на входах выпрямителей а Ъ с и ,. образуются две трехфазные системы напряжений, амплитуды-которых постоянны

по величине и при Рч О равны между собой. После выпрямления и фильтрации на выходе схемы вычитания эти напряжения дают нулевой сигнал. Так как выходные сопротивления пер-5 теля

вой и второй групп суммирующих схем .неодинаковы (сложение на двух резис:торах в первой группе, а во второй на трех резисторах), то для выравнивания начальных напряжений приЯ- О к выходам первой группы суммирующих схем дополнительно подключены симметрирующие резисторы. 16-Я18, общая точка которых соединена с общей шиной выпрямителей.

При угловой скоростиV о Б зависимости от направления вращения роторов скорость вращения векторов одной из трехфазных систем напряжений увеличивается по величину угловой механической скорости, а другой системы - на эту же величину уменьщается. Это приводит к тому, что напряжение на выходе одного выпрямителя увеличивается, а на выходе другого - уменьшается. На выходе схемы вычитания получается при этом удвоенная величина приращений, которая строго пропорциональна угловой скорости вращения роторов, а; ее знак соответствует направлению вращения.

Экспериментальные испытания измерителя скорости вращения, в котором в качестве :электрических машин были использованы бесконтактные сельсины типа БД-160А, показа.пи, что точность преобразования скорости в электрический сигнал составляет 0,1-0,2% при постоянной времени фильтра, которая в 40-50 раз меньше, чем в известХ)

ном устройстве.

Формула изобретения

переменного тока, роторы которых жестко связаны между собой, а на статорах размещены однофазные иm-фазные обмотки, источник питания, два выпрямик выходам выпрямителей, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических свойств и расширения диапазона измерений, статоры электрических машин развернуты один относительно другого на 90 , однофазные обмотки подключены к источнику питания и в измеритель дополнительно введены две группы по гп суммирующих схем, при этом к входам суммирукяцих схем первой группы подключены одноименные, -а к .входам суммирующих схем второй группы - разноименные фазы обеих электрических машин, а выходы суммирующих схем подключены к входам выпрямителей.

Источники информации.

кл. G 01 Р 3/46, 1977, по которой при-нято решение о выдаче авторского свир1етельства (прототип). и схему вычитания, подключенную принятые во внимание при экспертизе

;:

%