Устройство для измерения мощности на валу электрической машины Советский патент 1981 года по МПК G01L3/24 

Изобретение относится к измерител ной технике, а именно к устройствам для измерения мощности на валу элект рической машины. Известны устройства для измерения активной мощности на валу электричес кой машины, содержащее измеритель активной мощности цепи статора, блок учета КПД, выполненный в виде квадратора, потенциометра и регистрирующий прибор. Квадратор предназначен для получения сигнала, пропорциональ ного квадрату тока статора, т.е. потерям мощности в обмотке статора о нагрузки, а на выходе каскадного потенциометра устанавливается величина напряжения, пропорциональная сумме потерь в стали и механических потерь. 1 . Таким образом, в патенте реализуется зависимость -ДР,л - РСТ- где Р - мощность на валу электричес кой машины; Р - мощность потребляемая от сети-, Р и Р потери в стали и механичес гт мех кие потери. Недостатком этих устройств явля- I ется то, что в них учтены только постоянные потери и лишь частично переменные, что обеспечивает ограниченную точность измерения мощности на валу двигателя. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее измеритель активной мощности цепи статора, блок учета коэффициента полезного действия (КПД), моделиругаций КПД машины в функции тока статора, множительное устройство и регистрирующий прибор.. В этом устройстве за счет применения блока учета КПД учитываются все составляющие потерь электрической маоиины ts . Недостатком данного устройства является большая погрешность блока учета КПД, моделирующего нелинейную зависимость КПД от тока статора, а также наличие множительного элемента, усложняющего устройство и обладающего большой погрешностью. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем что в устройстве, содержащем измеритель активной мощности цепи статора, блок учета КПД и регистрирующий прибор, блок учета КПД выполнен вви де функционального преобразователя, включающего в себя операционный усилитель, три постоянных и два пере менных резистора, переключающий контакт, диод, источник эталонного напряжения, при этом переменные резисторы одними своими выводами соединены с землей, вторыми выводами соответственно первый резистор - с источ ником эталонного напряжения, а второй через переключающий контакт с источником эталонного напряжения и с выходом измерителя а| тивной мощ ности цепи статора, а подвижные выводы соединены через первый и. второй постоянные резисторы соответстве но с инвентирующим и неинвентирующим входами операционного усилителя, ин вертирующий вход и выход которого соединены с включенными параллельно постоянным резистором и диодом. Выполнение подобным образом блок учета КПД позволяет исключить из устройства для измерения мощности на валу электрической машины множитель ные элементы и. тем самым упростить его. На фиг, 1 изображена блок-схема устройства; на фиг, 2 - схема блока учета КПД в виде функционального преобразователя, Устройство содержит измеритель 1 активной мощности цепи статора, блок 2 учета коэффициента полезного действия (кпд) и регистрирующий при бор 3, Блок учета КПД состоит из операционного усилителя 4, постоянных 5-7 и переменных 8-9 резисторов, диода 10, переключакяцего контакты 11 и источника эталонного напряжени Устройство работает следующим образом. Двигатель включается в режим холостого хода и регистрирующим при бором 3 на выходе измерителя 1 акти ной мощности измеряется напряжение пропорциональное мощности холостого хода дР , Затем регистрирую щий прибор 3 подключается на переменныД вывод резистора 8 и устанавливае ся напряжение uU пропорцио нальное мощности хо юстого хода, т. осуществляется компенсация на блоке учета КПД сигнала U сигналом Д U в режиме холостого хода двигатели, Дальнейшая настройка блока учета КП происходит в соответствии с реальной зависимостью КПД электрической машины от мощности. Коэффициент пропорциональности К устанавливает зависимость между мощностью на валу и потребляемой мощностью. Известно, что КПД электрической машины изменяется в широких пределах и является нелинейной функцией мощности на валу Ч ( Поскольку Ч Рп/ РЧ , получаем-зависимость P-f т(Р). Последовательно задаваясь значениями Pj от нуля до единицы в относительныхединицах, определяем по графику соответствующую величину и вычисляем В, . Анализ полученной зависимости (P/j) указывает на ее линейность. Зависимость (Р) можно леревести сменой координат в зависимость (P-,) и записать ее уравнением вида P/i К(), где К tg i- , а oL- угол наклона зависимости Р2 f(P) к оси абсцисс. Таким образом, после компенсации напряжения, пропорциинального мощности холостого хода и определению коэффициента пропорциональности К реальной электрической машины, его устанавливают на блоке учета КПД.для чего переключакхций контакт переводят к выходу Настройка; регистрирующий прибор подключают к выходу блока учета КПД и переменным резистором 9 добавляются выполнение неравенства К. , где Ug - эталонное напряжение, (if. - напряжение на выходе блока учета КПД, пропорциональное мощности на валу двигателя. Вышеперечисленные операции настрой} и блока учета КПД позволяют осуществить реализацию этим блоком зави;имости мощности на валу от потребляемой мощности и мощности хсхпостого хода, которая является эквивалентом зависимости КОД электрической машины от мощности на валу. Входной сигнал и подается на блок учета КПД через переключающий контакт 11, находящийся в положении Работа, На выходе блока учета КПД вырабатывается напряжение U,( Д и), пропорциональное мощности на валу, которое измеряется регистрирующим прибором 3. Реализация устройства может быть осуществлена на типовых элементах аналоговой техники, Таким образом, блок учета КПД, вьтадненный в виде функционального преобразователя, реализующего зависимость Р, К(), позволяет обеспечить высокую точность измерения. Подключение его входа к выходу измерителя активной мощности цепи статора, а выхода непосредственно к региструющему прибора, минуя множительный элемент, позволяет упроститустройство измерения мощности на валу электрической машины.

Формула изобретения

Устройство для измерения мощности на вгшу- электрической машины, содержащее измеритель активной мощности цепи статора, блок учета коэффициента полезного действия и связанный с ним регистрирующий прибор, о т л ичающееся тем, что, с целью упрощения устройства, блок учета коэффициента полеэного действия выполнен в виде функционального преобразователя, включающего в себя операционный усилитель, три постоянных и два переменных резистора, переключающий контакт, диод, источник эталонного напряжения, при этом переменные резисторы одними своими концами соединены с землей, вторыми выводами соответственно первый резистор - с источником эталонного напряжения, а второй через переключающий контакт с источником этгшонного напряжения и с выходом измерителя активной мощности цепи статора, а подвижные выводы соединены через первый и второй Постоянные резисторы .соответственно с инвентирукщим и {неинвентирукщим операционно го усилителя, инвеитирукщий вход и выход которого соединены с включенными параллельно ПОСТОЯННЕМ резистором и диодом.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ПНР 74189, кл. 42 К 1/01, опублик. 1975.

2.Авторское свидетельство СССР 323679, кл. G 01 L 3/24, 1968 (прототип).

,

зт

(Put I