Устройство для измерения крутящего момента электродвигателя постоянного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее последовательно соединенные блок определения электродвижущей силы ротора и блок умножения, другой вход которого связан с цепью сигнала, пропорционального току ротора, а выход -.с первым входом блока суммирования , соединенного выходом с одним входом блока деления, другой Бхбдкоторого и вход блока определе ния суАмарных потерь в стали и механических потерь мощности в двигателе связаны с цепью сигнала, прол порционального частоте вращения ро-. тора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет обеспечения возможности корректировки сигнала, пропорционального суммарным потерям, в него введена цепь автоматической настройки сигнала суммарных потерь, выполненная в виде блока управления, генератора пилообразного напряжения, блока выборки-хранения, двухпозиционного ключа и элемента умножения , первый вход которого связан с выходом блока определения суммарных потерь, второй - через двухпозиционный ключ с выходом генератора пилообразного напряжения и выходом блока выборки-хранения, а выход с вторым входом блока сулмирования, причем вход блока управления соединен с выходом блока суммирования, а выхода с соответствующими управляющими входами блока выборки-хранения , двухпозиционного ключа и генератора пилообразного напряжения, выход которого связан с входом блока выборки-хранения. Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОБЛЮЛ

РЕСПУБЛИК

35)) 01 L 3 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3401018/18-10 (22) 25.02.82 (4б) 07.07.83. Бюл. Р25 (72) Т.П. Саанищвили и A.Á. Иванов (71) Институт систем управления

AH Грузинской ССР (53) 531.781(088.8) (5б) 1. Авторское свидетельство СССР

В 759872, кл. 4 01 L 3/00, 22.12 ° 77.

2. Авторское свидетельство СССР

В 781179, кл. G 01 L 3/22, 28.09.78 (прототип ). (54){57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КРУТЯ)ЦЕГО МОМЕНТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее последовательно соединенные блок определения электродвижущей силы ротора и блок умножения, другой вход которого связан с цепью сигнала, пропорционального току ротора, а выход - с первым входом блока суммирования, соединенного выходом с одним входом блока деления, другой вход которого и вход блока определения суммарных потерь в стали и механических потерь мощности в двигателе .связаны с цепью сигнала, про„.SUÄÄ 1027547 А порционального частоте вращения ро-.1 тора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения эа счет обеспечения возможности корректировки сигнала, пропорционального суммарным потерям, в него введена цепь автоматической настройки сигнала суммарных потерь, выполненная в виде блока управления, генератора пилообразного напряжения, блока выборки-хранения, двухпозиционного ключа и элемента умножения, первый вход которого связан с выходом блока определения суммарных потерь, второй — через двухпоэиционный ключ с выходом генератора пилообразного напряжения и выходом Я блока выборки-хранения, а выходс вторым входом блока суммирования, причем вход блока управления соединен с выходом блока суммирования, С а выхода с соответствующими управляющими входами блока выборки-хра- Ы нения, двухпоэиционного ключа и генератора пилообразного напряжения, Э выход которого связан с входом бло- мер ка выборки-хранения.

3©

1027547

Изобретение относится к измерительной технике.

Известно устройство для измерения . крутящего момента электродвигателя, содержащее блок модуляции ЭДС ротора, блок умножения ЭДС ротора на ток ротора и блок деления, один вход которого связан с выходом блока ум1ножения, а другой - с датчиком частоты вращения (11.

Однако устройство ие обеспечивает tO требуемой точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство Я для измерения крутящего момента. электродвигателя постоянного тока, содержащее последовательно соединенные блок определения электродвижущей силы ротора и блок умножения, другой вход которого связан с цепью сигнала, пропорционального току ротора„ а выход — с первым входом блока суммирования, соединенного выходом с одним входом блока деления, другой вход которого и вход блока определения суммарных потерь в стали и механических потерь мощности в .двигателе связаны с цепью сигнала, пропорционального частоте вращения ротора P2 ).

Недостатком известного устройства также является низкая точность изме-. рения, так как в нем не учитывается иэмерение1величины суммарных потерь в стали и механических потерь мощности в электродвигателе при длительной эксплуатации..

Цель изобретения - повышение точ. ности измерения цутем обеспечения возможности корректировки сигнала, 40 пропорционального суммарным потерям.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения крутящего момента электродвигателя постоянного тока, содержащее последо-45

/ дательно соединенные блок определения электродвижущей силы ротора и блок умножения, другой вход которого связан с цепью сигнала, пропорционального току ротора, а выход с первым входом блока суммирования, соединенного выходом с одним входом блока деления, другой вХод которого и вход блоКа определения суммарных потерь в стали и механических потерь мощности s двигателе связаны с цепью сигнала, пропорционального частоте вращения ротора, введена цепь автоматической настройки сигна- ла суммарных потерь, выполненная в виде блока управления„ генератора 6Î пилообразного напряжения, блока выборки-хранения, двухпоэиционного ключа и элемента умножения, первый вход которого связан с выходом блока определения суммарных потерь, 65 второй - через двухпозиционный ключ с выхоДом генератора пилообразного напряжения и выходом блока выборкихранения, а выход - с вторым входом блока суммирования,,причем вход блока управления соединен с выходом блока суммирования, а выходы с.соответствующими управляющими входами блока выборки-хранения, двухпоэицион« ного ключа и генератора пилообразного напряжения, выход которого связан с входом блока выборки-хранения.

На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства °

Устройство для измерения крутящего момента электродвигателя постоянного тока содержит блок 1 опре» деления. ЭДС ротора, первый вход которого связан с цепью сигнала, пропорционального току ротора Зр Р а второй — с зажимами напряжейия питания ротора U . Выход блока определения ЭДС ротора соединен с одним входом блока 2 умножения, другой вход которого связан с цепью сигнала, пропорционального току ротора. Выход блока 2 умножения соединен с первым входом блока 3 суммирования, второй вход которого связан с выходом элемента 4 умножения. Первый вход элемента 4 соединен с выходом блока 5 определения суммарных потерь в стали и механичес ких потерь мощности в двигателе, а второй - с выходом двухпоэиционного ключа 6. Выход блока 3 сум- . мирования соединен с входом блока

7 управления и одновременно с одним входом блока 8 деления, другой вход которого и вход блока 5 определения суммарных потерь связаны с цепью сигнала, пропорционального частоте вращения ротора р . Выходы блока 7 управления соединены с.соответствующими управляющими входами двухпозиционного ключа 6, блока

9 выборки-хранения и генератора 10 пилообразного напряжения . Выход блока выборки и хранения соединен с первым входом двухпоэиционного ключа б, к второму входу которого подключен выход генератора 10 пилообразного напряжения, который также связан с входом блока выборки-.хранения. Выходной сигнал блока 8 деления пропорционален крутящему моменту на валу двигателя Мкр. цепь автоматической настройки сигнала суммарных потерь состоит из, блока 7 управления, блока 9 выборкихранения, генератора 10 пилообразного напряжения, двухпозиционного ключа б и элемента 4 умножения.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение и ток ротора поступают в блок 1 определения ЭДС ротора.

Выходной сигнал блока 1 определе1027547, ВНИИПИ Заказ 4725/45 Тйраж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент"< г,ужгород,ул.Проектная,4 ния ЭДС ротора поступает в блок 2 умножения, где он умножается на сигнал тока ротора. Таким образом, на выходе блока 2 умножения получают сигнал, пропорциональный электромагнитной мощности двигателя

Р =Е -1 э,р РI где Е, - ЭДС ротора;.

3 — ток ротора.

Однако полезная -механическая мощ- ® ность на валу меньше электромагнитной мощности на величину, равную суммарным потерям в стали и механическим-потерям мощности в двигателе. Величина этих потерь является Функ- 15 цией частоты вращения ротора и уве-. личивается с увеличением частоты.

Учет суммарных патерь в стали и механических потерь,мощности.в вдигателе в устройстве осуществляют 2О следующим образам.

Сигнал, пропорциональный этим потерям, Поступает с выхода блока

5 определения суммарных потерь на вход элемента 4 умножения. При холостом режиме работы двигателя электрома1 нитная мощность двигателя равна суммарным потерям. Сигнал, пропорциональный этой мощности, поступает на вход блока 3 суммирования и передается без изменения на выход, так как на втором выходе блока суммирования сигнал равен нулю. При включении блока управления сигналом "Запуск" вырабатывается импульс прямоугольной форма, запускающий генератор 10 пилообразнога напряженйя, выходной сигнал:которого через двухпозиционный ключ б поступает на вход элемента 4 ум. ножения. Иа втором входе суммирую- 40 щего блока 3 появляется сигнал, величина которого растет по линейному закону. Разностный сигнал с выхода блока 3 поступает на вход блока 7 управления. В момент, когда .45 выходной сигнал блока 3 суммирования равен нулю, в блоке 7 управле. ния вЫрабатываются два управляющих сигнала. Первый — импульс прямоугольной формы - является сигналом записи. При его поступлении на вход блока 9 нйборки-хранения в нем записывается выходной сигнал генерато ра 10 пилообразного-напряжения, соответствующий по времени нулевому значению выходного сигнала блока 3 суммирования, Одновременно с первым управляющим сигналом с блока 7 уп:равления на управляющий вход двух4 позиционного ключа б поступает высокий уровень Напряжения, переклю- < чающий ключ так, что вход элемента умножения подключается к выходу блока 9 выборки-хранения. При этом сигнал, записанный в блоке 9, поступает на элементы умножения, выходной сигнал которого становится равным выходному сигналу блока 2, а на выходе блока 3 сигнал остается равным нулю.

При нагруженном режиме работы двигателя величина выходного сигнала блока 2 растет, и выходной сиг;нал блока 3 становится больше нуля. ,В это время на другой вход блока суммирования поступает сигнал, пропорциональный суммарным потерям в стали и механическим потерям мощности в двигателе, закон изменения которого зависит от выходного.сигнала блока определения сухарных потерь, величина которого, в свою очередь, является функцией частоты вращения ротора. Выходной разностный сигнал с блока 3 суьиирования падают на первый вход блока 8 деления, на второй вход которого подключен сигнал частоты вращения.

В результате делени на выходе блока появляется сигнал, пропорциональный крутящему моменту на валу двигателя. При измерении крутящего момента нагруженного двигателя на вход элемента 4 умножения поступает сигнал, записанный в блоке 9 выборки-хранения, при холостом режиме работы двигателя.

Нри использовании устройства для измерения крутящего момента другого двигателя постоянного тока записанный в блоке 9 выборки-хранения сигнал стирают и цикл записи повторяют аналогично описанному. Повторную запись в бльке выборки и хранения осуществляют также при длительной эксплуатации двигателя, так как величина суммарных потерь увеличивается с увеличением срока эксплуатации двигателя.

Использование предлагаемого устройства позволяет IIDBHcHTb точность измерения за счет автоматичес- кой настройки сигнала суммарных потерь, автоматизировать процесс измерения и испольэовать одно устройство для измерения крутящего момента различных двигателей постоянного тока„ не снижая при этом точности измерения.