Датчик нагрузки асинхронного электродвигателя

 

1. ДАТЧИК НАГРУЗКИ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащийпреобразователь тока ротора, датчик напряжения статора, функциональный узел и источник опорного напряжения, подключенный к дополнительному входу датчика напряжения статора, выход которого соединен с одним входом функционального узла, к второму входу которого подключен преобразователь тока ротора, отличающи йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, функциональньм узел вьтолнен в виде операционного усилителя и оптронной пары, содержащей фоторезистор и светодиод, вход которого является одним входом функционального узла, вторым входом которого является вход операционного усилителя, в цепь обратной связи | (Л которого включен фоторезистор. оо 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . NM

РЕСПУБЛИК

4(51) G 01 L 3 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТКОЙ

-:.ур" =ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, Н ABTOPCH0IVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) Зб?1893/24-10 (22) 05. 12.83 (46) 30.01.85. Бюл. М- 4 (72) Е.М.Васильев, Л.Л.Ветров, В.А.Жилин, И.Д.Колодный и А.Я.Шаповалов (71) Пермский политехнический институт (53) 531.781(088.8) (56) 1. "Механизация и автоматизация производства", 1970, У 12, с. 2?.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 974157, кл. G 01 L 3/10, 1981 (прототип). (54)(57). 1. ДАТЧИК НАГРУЗКИ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТГОДВИГАТЕЛЯ, содержащий. преобразователь тока ротора, датчик,SU„„11 2351 A напряжения статора, функциональный узел и источник опорного напряжения, подключенный к дополнительному входу датчика напряжения статора, выход которого соединен с одним входом функционального узла, к второму входу которого подключен преобразователь тока ротора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения точности преобразования, функциональный узел выполнен в виде операционного усилителя и оптронной пары, содержащей фоторезистор и светодиод, вход которого является одним входом функционального узла, вторым входом которого является вход операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен фоторезистор.

2. Датчик по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что преобразователь тока ротора содержит три фазных трансформатора тока, три усилителя, три фазоинвертора и шесть последовательных диодно-резисторных цепочек, 1137351 выходы которых соединены между собой, а входы подключены соответственно. к выходам и входам фазоинверторов,при чем фазные трансформаторы тока через соответствующие усилители подключены к ! входам соответствующих фазоинверторов.

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в качестве датчика нагрузки асинхронного электродвигателя с фазовым ротором. 5

Извести датчик нагрузки асинхрон" ного электродвигателя с фазным ротором, содержащий преобразователь тока ротора 1 J.

Недостатком известного датчика яв- 1О ляется низкая точность преобразователя вращающего момента на валу, и следовательно, момента нагрузки.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности датчик нагрузки 1$ асинхронного электродвигателя, содержащий преобразователь тока ротора, датчик напряжения статора, функциональный узел и источник опорного напряжения, подключенный к дополнительному входу 2О датчика напряжения статора, выход которого соединен с одним входом функционального узла, к второму входу которого подключен преобразователь тока ротора(23. 25

Недостатком указанного датчика также является низкая точность преобразователя.

Цель изобретения — повышение точности преобразования. 30

Указанная цель достигается тем, что в датчике нагрузки асинхронного электродвигателя, содержащем преобразователь тока ротора, датчик напряжения статора, функциональный узел и источник опорного напряжения, подключенный к дополнительному входу датчика напряжения статора, выход которого ,соединен с одним входом функционального узла, к второму входу которого 4п подключен преобразователь тока рото-. ра, функциональный узел выполнен в виде операционного усилителя и оптронной пары, содержащей фоторезистор и светодиод, вход которого является од- 4

2 ним входом функционального узла, вто— рым. входом которого является вход операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен фоторезистор.

Кроме того, преобразователь тока ротора содержит три фазных трансформатора тока, три усилителя, три фазоинвертора и шесть последовательных диодно-резисторных цепочек, выходы которых соединены между собо.", а входы подключены соответственно .к выходам

H входам фазоинверторов,причем фазные трансформаторы тока через соответствующие усилители подключены к входам соответствующих фазоинверторов.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого датчика нагрузки асинхронного электродвигателя.

Датчик нагрузки асинхронного электродвигателя содержит датчик 1 напряжения статора, источник 2 опорного напряжения, функциональный узел 3 и преобразователь 4 тока ротора.

Датчик 1 напряжения статора включает в свой состав последовательно соединенные измерительный трансформатор 5 напряжения, выпрямитель 6 и элемент 7 сравнения.

Функциональный узел 3 состоит из операционного усилителя 8, оптронной пары 9, резистора 10 и конденсатора 11.

Оптронная пара 9 содержит светодиод 12 и фоторезистор 13, который вместе с резистором 10 и конденсатором 11 включен в цепь обратной связи операционного усилителя.8.

Преобразователь 4 тока ротора содержит три фазных трансформатора тока 14-16, нагрузочные резисторы 17-19 усилители 20-22, фаэоинверторы 2325 и шесть последовательных диоднорезисторных цепочек из диодов 26-31 и резисторы 32-37, При этом фазные

3 трансформаторы 14-16 через соответствующие усилители 20-22 подключены к входам соответствующих фазоинверторов 23-25, а также через диоднорезисторные цепочки из диодов 27, 29 и 31 и резисторов 33, 35 и 37 к общей точке, являющейся выходом преобразователя 4 тока ротора, к которой через диодно-резисторные цепочки, состоящие из диодов 26, 28 и 30 и 10 резисторов 32, 34 и 36, подключены к выходам фазоинверторов 23-25.

Источник 2 опорного напряжения подключен к дополнительному входу элемента 7 сравнения, выход которого 15 подключен к светодиоду 12, а вход операционного усилителя 8 подключен к выходу преобразователя 4 тока ротора.

Датчик нагрузки асинхронного электродвигателя работает следующим образом.

Вход измерительного трансформатора 5 напряжения подключают к двум фазам статора испытуемого электро- 25 двигателя 38, а фазные трансформаторы 14-16 тока — к соответствующим фазам ротора испытуемого электродвигателя 38.

1137

Электрический сигнал о значении тока ротора, соответствующий нагрузке электродвигателя 1, снимается с нагрузочных резисторов 17- 19 фазных трансформаторов 14- 16 тока и усилива. ется усилителями 20-22. Коэффициент усиления этих усилителей принимается таким, чтобы исключить их насы щение при наибольшей нагрузке электродвигателя 38. Применение трехфазной 40 системы измерения тока с усилением сигнала фазных трансформаторов

14-16 тока обеспечивает повышение точности измерения нагрузки в режимах, -близких к номинальным, так как 45 ток ротора при малых значениях скольжения имеет относительно малые частоту и амплитуду и поэтому без предварительного усиления падение напряжения на диодах оказывается соизмеримым с полезным сигналом, что приводит к значительной погрешности измерения

351 4 и нелинейности статической характеристики датчика нагрузки.

Для двухполупериодного выпрямления сигнал с выходов усилителей 20-22 инвертируется по фазе фазоинверторами 23-25 и на входе преобразователя 4 тока ротора диодами 26-31 формируется выпрямленный сигнал по шестифазной схеме выпрямления, т.е. суммарный сигал с выходов усилителей 20-22 и инерторов 23-25. Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения обеспечивается введением интегрирующей емкости 11 в цепь обратной связи опе-. рационного усилителя 8.

Для поддержания постоянства сигнала на выходе функционального узла 3 при изменениях напряжения статора Ос, на вход светодиода 12 с выхода датчика 1 напряжения статора подается сигнал, пропорциональный разности опорного напряжения U и выпрямленного зт напряжения статора.

При номинальном напряжении статора устанавливается изменением О начальная разность 0 — 0, котоут ст рая определяет начальный ток светодиода 35 и тем самым начальную рабочую точку статической характеристики оптрона 9. При отклонениях напряжения статора U от номинального значения оптрон 9, однозначно изменяя величину сопротивления фоторезистора 13, изменяет эквивалентное сопротивление в цепи обратной связи операционного усилителя 8,поддерживая его выходной сигнал неизменным при постоянной нагрузке электродвигателя на валу. Параллельное включение резистора 10 к фоторезистору 13 оптрона 9 обеспечивает линеаризацию статической характеристики функционального узла 3 в диапазоне изменений напряжения статора (0,8-1,2)0 т щщ.

Применение предлагаемого датчика нагрузки асинхронного электродвигателя позволяет повысить точность преобразования в приводах подъемно-транспортных и горных машин с электродвигателями с фазным ротором.

ВИИИПИ Заказ 10512/30 Тирах 898 Подаисиое

Фишваи ШШ "Патект" ° г. Йкгород,уи.йроектиаа, 4