Устройство для измерения КПД и потребляемой механической мощности тягового генератора Советский патент 1982 года по МПК G01L3/24 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КПД

И ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ

ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения КПД и потребляемой механической мощности тягового генератора.

Известно устройство для измерения мощности на валу двигателя, которое содержит измерительный мост, первый и второй усилители, конденсаторный преобразователь частоты в напряжение, датчик частоты вращения вала и формирователь.

Измерительный мост включен своим входом в одну из фаз ротора, а выходом через первый усилитель связан с вторым входом блока умножения. Конденсаторный преобразователь частоты в напряжение подсоединен через формирователь к датчику частоты вращения вала и к последовательно соединенным выходам блока умножения и делителя напряжения через второй усилитель 1.

К недостаткам таких устройств относится низкая точность измерения, обусловленная тем, что в них отсутствует блок моделирования механических потерь, которые не учитываются при моделировании КПД мащины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения мощности на валу электрической мащины, которое содержит электрически соединенные с электрической мап1и5 ной из.меритель активной электрической мощности и блок, моделирующий КПД мащины в функции ее тока нагрузки. Выходы измерителя активной электрической мощности и блока, моделирующего КПД мащины,

10 подключены к входу множительного блока, выход которого соединен с одним входом блока алгебраического суммирования мощности, выполненного в виде уравновещенного моста. Регистрирующий прибор включен в одно из плеч моста, соединенного с пере 5 к.,1ючающими контактами. Другой вход блока алгебраического суммирования мощностей соединен с выходом блока моделирования .механических потерь мощности в машине в зависимости от скорости вращения ее

20 вала, включающего в себя датчик скорости вращения вала, подключенный к нелинейно.му устройству, напряжение на выходе которого пропорционально механическим потерям в электрической мащине при ее работе 2. К недостаткам известного устройства также относится низкая точность измерения КПД и мощности на валу приводного двигателя электрической машины. Цель изобретения - повышение точностн измерения КПД и потребляемой механической мощности тягового генератора за учета соотношения электрических и механических потерь. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены второй регистратор, три делительных блока, два ключа, два блока памяти, блок возведения в степень и масштабное звено, причем выход измерителя активной мощности подключен к первому входу первого делительного блока, выход блока моделирования КПД подключен к второму входу первого делительного блока, выход которого подключен к первому входу сумматора, а выход тахогенератора подключен соответственно к первому входу второго делительного блока и входу первого ключа, выход которого через первый блок памяти подключен к второму входу второго делительного блока, выход которого через блок возведения в степень подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого связан с выходом измерителя активной мощности через последовательно соединенные второй ключ, масштабное звено и второй .блок памяти, выход блока умножения подключен к второму входу сумматора, выход которого подключен соответственно к первому регистратору и второму входу третьего делительного блока, первый вход которого под1;;1ючен к выходу измерителя активной мощности, а выход третьего делительного блока соединен с вторым регистратором. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит электрически связанный с тяговым генератором 1 измеритель 2 активной электрической мощности и блок 3, моделирующий КПД генератора в функции тока нагрузки. Первый и второй входы первого делительного блока 4 подключены соответственно к выходу измерителя 2 активной электрической мощности и выходу блока 3, моделирующего КПД генератора н функции тока нагрузки. Выход первого делительного блока 4 соединен с первым входо.м сумматора 5. Механически связанный с ва.пом тягового генератора 1 тахогенератор 6 подключен к входу первого ключа 7, выход которого соединен с входом первого блока 8 памяти. Первый и второй входы второго делительного блока 9 подключены соответственно к тахогенератору 6 и выходу первого блока 8 памяти, а выход - к входу блока 10 возведения в степень 1, 6. Выход блока 10 возведения в степень 1, 6 подключен к первому входу блока Г1 умножения. Вход второго ключа 12, включаемого при работе генератора на номинальном режи.ме, подключен к выходу измерителя 2 активной электрической мощности, а выход - через масштабное звено 13 с коэффициентом передачи 0,01 связан с входом второго блока 14 памяти. Выход второго блока 14 памяти подключен к второму входу блока 11 умножения, выход которого соединен с вторым входом сумматора 5. Выход сум.матора 5 подключен к первому регистратору 15. Первый и второй а.ход.ы третьего делительного устройства 16 соединены соответственно с выходами из.мег, рителя 2 активной электрической .мощности и сум.матора 5. Выход третьего делительного устройства 16 подключен к второму регистратору 17. Устройство работает следующим образом. Па выходе блока 2 измерителя активной мощности при работе генератора 1 появляется напряжение U2, пропорциональное величине мощности РОТД. и2 К2Ротдгде К2 - коэффициент передачи датчика мощности. Па выходе блока 3, моделирующего КПД генератора в функции тока нагрузки, появляется напряжение Uj, пропорциональное КПД генератора ), где Kj - коэффициент преобразования блока, моделирующего КПД генератора в функции тока нагрузки )з(1н). Указанные напряжения U и УЗ поступают на вход первого делительного блока 4, на выходе которого появляется напряжениер-2 2 ОТД Пэ(н) которое поступает на первый вход сумматора 5, с выхода тахогенератора 6 снимается напряжение Ug, пропорциональное скорости вращения вала U K6XcJ, где К - коэффициент преобразования блока. Папряжение U поступает соответственно на вход первого ключа 7, включаемого при работе данного генератора на номинальном режиме, и первый вход второго делительного блока 9, причем для правильной работы устройства первый режи.м работы тягового генератора, при котором происходят измерения, должен быть номинальный, а потом все остальные. На номинальном режиме ключ 7 замыкается и напряжение Ug KgX поступает на первый блок 8 памяти. U8 K8xU6 KgXK6XuJH , где KB - коэффициент передачи блока. Напряжение Ug запоминается и на всех частичных режимах, тоже поступает на второй вход второго делительного блока 9, на выходе блока 9 появляется напряжение . Jkx - U(j Kg X- IVqX н Кз tJ причем на номинальном режиме cj cJ и Uq , где Kg - коэффициент передачи блока Напряжение Ug поступает на вход блока 10 возведения в степень 1,6 с выхода снимается напряжение Tt К Xir к )(1 у V V y/lkV f V Цо-К,оХЦ К,оХ(-X-) -K,x(j х) где KIQ - коэффициент преобразования блока. Напряжение UJQ поступает на первый ВХОД множительного блока 11. На второй ключ 12 поступает напряжение Uj Kg X РОТД второй ключ 12 включается при работе данного генератора на номинальном режиме, т.е. и2 К2ХРотд. и поступает на вход масщтабного звена 13 с коэффициентом передачи ,01, на выходе возникает напряжение U,j aixU2 л X Kj X . КзХ Ротд.нХ 0,01, поступающее на второй блок 14 памяти. С выхода блока снимается Ui4 Кц X и,з К,4 X Кг X РОТЛ.Н X 0,01, поступающее на второй вход блока 11 умножения, с выхода которого снимается напряжение И,6 /с ч1,6 U,, K,iXU;oXU,4 K,,xK,ox( х(-J ,4 К хРотд.нХ 0,01 ,оХ (,4Х .нХ() поступающее на второй вход сумматора 5, с выхода которого снимается напряжение U5 K5(U,Un),xK х(Ы - КпХКнХО,01Ро.д.„хГ) X + 5-КгКш- Кп-Ки х(|х 0,.их 4-S;;T «(W), поступающее соответственно на первый регистратор 15 и второй вход третьего делительного блока 16. С выхода последнего снимается напряжение Uje, . и., , ) 1бХ 2ХРотд. ,оК„Кн(-§УхО,01Ро, X Полученный сигнал Us по (1) пропорционален потребляемой механической мощности тягового генератора, следовательно, показания первого регистратора 15 представляют собой его потребляемую мощность. Полученный сигнал U)6 по (2) пропорционален КПД тягового генератора, следовательно, показания второго регистратора 17 представляют собой КПД тягового генератора. Измеряя мопдность механических потерь на номинальном режиме как 1% отдаваемой электрической мощности генератора, учитывают и влияние температуры на вязкость смазки подшипников, и изменяющиеся в процессе эксплуатации потери от трения щеток о коллектор. Таким образом, по сравнению с известными предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность измерения КПД и механической мощности генератора, в щироком диапазоне изменяет режимы его работы (частота вращения, отдаваемая мощность) и более точно учитывает механические потери в зависимости от типа тягового генератора. Формула изобретения Устройство для измерения КПД и потребляемой механической мощности тягового генератора, содержащее тахогенератор, механически связанный с валом тягового генератора, выход которого связан с входами измерителя активной мощности генератора и блока моделирования КПД генератора в функции тока нагрузки, блок умножения, сумматор и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности за счет учета соотнощений электрических и механических потерь, в него введены второй регистратор, три делительных блока, два ключа, два блока памяти, блок возведения в степень и масштабное звено, причем выход измерителя активной мощности подключен к первому входу первого делительного блока, вы.ход блока моделирования КПД подключен к второму входу первого делительного блока, выход которого подключен к первому входу сумматора, а выход тахогенератора подключен соответственно к первому входу второго делительного блока и входу первого ключа, выход которого через первый блок памяти подключен к второму входу второго делительного блока, выход которого через блок возведения в степень подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого связан с выходом измерителя активной мощности через последовательно соединенные второй ключ, масщтабное звено и второй блок памяти, выход блока умножения подключен к второму входу сумматора, выход которого подключен соответственно к первому регистратору и второму входу третьего делительного блока, первый вход которого подключен к выходу измерителя Лчтииной мощности, а выход третьего делительного блока соединен с вторым регистратором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР Л- 682775, кл. С 01 L 3/10, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 697847, кл. G 01 L 3/10, 25.11.79 тотип) .