Устройство контроля частоты вращения электрической машины

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (191 ®U(1Í (д) 4 G 01 P 3/489

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ.э - ...

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"О (21) 3563205/24-10 (22) 11.03.83 (46) 15.01.86.Бюл. Ф 2 (71) Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им.Ленинского комсомола (72) В.Н.Потапов и И.В.Кабашкин (53) 621.317.39:531.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 907440, кд. G Ol P 3/46, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Ф 199978, кл. G Ol P 3/46, 1966. (54)(57) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащее датчик пульсаций тока, блок индикации и перестраиваемый фильтр, к управляющему входу которого подключен выход блока формирования управляющего напряжения, .о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения номенклатуры контролируемых изделий, в устройство введены тактовый генератор, первый счетчик, триггер, сумматор, режекторный фильтр, первый и второй ключи, два интегратора, два компаратора, первые элементы И, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, регистр и два элемента задержки, перестраиваемый фильтр выполнен в виде гребенчатого фильтра, блок формирования управляющего напряжения . выполнен в виде последовательно соединенных второго счетчика, перестраиваемого генератора, генератора пилообразного напряжения и пикового детектора, причем выход тактового генератора подключен к счетному входу триггера и к счетному входу второго счетчика, а через второй элемент задержки — к счетному входу первого счетчика, информационные выходы которого соединены с первыми входами соответствующих первых элементов И, вторыми входами подключенными к выходу элемента ИЛИ и к входу первого элемента задержки а выходами — к соответствующим входам регистра, выход которого соединен с входом блока индикации, выход датчика пульсаций тока через режекторный фильтр подключен к информационному входу перестраиваемого гребенчатого фильтра, выходами соединенного с входами сумматора, выход которого через последовательно соединенные первый ключ и первый интегратор подключен к первому входу первого и второго компараторов, а через последовательно соединенные второй ключ и второй интегратор — к второму входу первого и второго компараторов, выход первого компаратора соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера и к управляющему входу первого ключа, а выход — к первому входу элемента

ИЛИ, вторым входом соединенного с выходом второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу второго компаратора, а второй вход— к инверсному выходу триггера и к управляющему входу второго ключа,. при этом выход первого элемента задер)кки соединен с входами установки нуля триггера, первого и второго интеграторов, первого и второго счетчиков.

1205020

Изобретение относится к измереник скорости электрических машин и может быть использовано в различных системах контроля частоты вращения электроагрегатов, например в системах диагностирования и автоконтроля.

Целью изобретения является расширение номенклатуры контролируемых изделий.

На.фиг.l представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие принцип действия устройства, на фиг.3 — вариант реализации перестраиваемого гребенчатого фильтра; на фиг ° 4 — 15 спектр пульсаций и частотные характеристики перестраиваемого гребенчатого фильтра в различных режимах работы.

Устройство содержит тактовый гене- 29 ратор l второй счетчик 2, триггер

3, первые элементы И 4, регистр 5, блок 6 индикации, перестраиваемый генератор 7, генератор 8 пилообразного напряжения, пиковый детектор 9, перестраиваемый гребенчатый фильтр 10, датчик 11 пульсаций тока, сумматор

12, первый и второй ключи 13 и 14, первый и второй интеграторы 15 и 16, первый и второй компараторы 17 и 18, 30 второй и третий элементы И 19, 20, элемент ИЛИ 21, первый и второй элементы 22 и 23 задержки, первый счетчик 24 и режекторный фильтр 25.

Перестраиваемый гребенчатый фильтр З5

10 содержит полосовые фильтры 26, каждый из которых выполнен на операционном усилителе 27 с частотно-задающими конденсаторами 28 и 29, полевым транзистором 30 и делителем управляющего напряжения, состоящим иэ резистора 31 и потенциометра 32.

Буквами от А до P ..обозначены точки на функциональной схеме (фиг.1) которым соответствуют временные диаграммы на фиг.2. Позициями С и 0 обозначены соответственно счетный и нулевой входы счетчиков и триггера.

На фиг ° 4 изображен спектр сигнала на выходе датчика 11 пульсаций, позициями X,Y,Z,W обозначены частотные характеристики перестраиваемого гребенчатого фильтра 10 в периоды времени, обозначенные аналогично на временных диаграммах фиг.2.

Принцип действия устройства заключается в постепенной перестройке гребенчатого фильтра с однавремен— ным автоматическим контролем напряжения на его выходах до получения максимального суммарного сигнала всех составляющих спектра, после чего производится индикация частоты первой составляющей спектра пульсаций.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы тактового генератора 1 поступают на счетные входы С счетчика 2, триггера 3 и через элемент

23 задержки через время, равное периоду повторения тактовых импульсов на счетчик 24. На прямом выходе триггера 3 формируются нечетные импульсы тактов, на инверсном выходе четные (диаграммы Б, В на фиг.2).

Счетчик 2 осуществляет счет числа поступивших тактовых импульсов и в соответствии с этим перестраивает перестраиваемый генератор 7, фарми— рующий последовательность импульсов с постоянным в пределах такта периодом следования, но увеличивающимся с каждым последующим тактом (диаграмма Г на фиг.2) . Импульсы с выхода генератора 7 запускают генератор 8 пилообразного напряжения, амплитуда пилообразных импульсов которого (диаграмма Д ) пропорциональна периоду следования импульсов генератора 7.

Пиковый детектор 9 формирует постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде пилообразных импульсов, которым управляется перестраиваемый гребенчатый фильтр 10. Последний выделяет из спектра пульсаций, поступающих на его вход с датчика ll через фильтр 25, те спектральные составляющие, на которые настроены

его гребенчатые фильтры. С выходов этих фильтров напряжение поступает на сумматор 12, на выходе которого формируется постоянное напряжение, пропорциональное сумме амплитуд выделяемых гребенчатым фильтром спектральных составляющих. Это напряжение подается через ключ 13, который находится в замкнутом состоянии поданным на него напряжением с прямого выхода триггера 3, на интегратор

15. Интегратор запоминает максималь— ное иэ поданных íà его вход напряжение, которое с помощью компаратора

17 сравнивается с выходным напряжением второго интегратора. Так как

3 12 в данном такте первое из них превышает второе, то на выходе компаратора 17 присутствует сигнал низкого уровня, вследствие чего на выходе элемента И 19 сигнал также имеет низкий уровень. На выходе компаратора 18, наоборот, появляется сигнал высокого уровня, однако на выходе элемента И 20 сигнал имеет низкий уровень, так как íà его вто,ром входе действует напряжение низкого уровня с инверсного выхода триггера 3.

Таким образом, на выходе элемента

ИЛИ 21 также присутствует сигнал низкого уровня, который закрывает элементы И 4, препятствуя перезаписи записанного в счетчике 24 кода в регистр 5 и индикации блоком 6 индикации.

При появлении последующих тактовых импульсов на выходе генератора 1 происходит смена состояний выходов триггера 3. Частота импульсов, вырабатываемых генератором 7, уменьшается что приводит к перестройке гребенчатых фильтров в сторону увеличения частоты. Коммутируемые через такт ключи 13 и 14 поочередно подключают к выходу сумматора 12.интеграторы

15 и 16, сохраняющие на своих выходах постоянное напряжение, равное максимальному из поданных на их входы сигналу.

Во всех тактах до .момента точной настройки фильтров включительно с каждым новым тактом на вход интеграторов поступают все более высокие уровни сигналов, и соответственно, напряжение на их выходах растет. При этом уровни сигналов на выходах ком— параторов и на соответствующих выходах триггера 3 не совпадают, что приводит к наличию сигнала низкого уровня на выходах элементов И 19, 20

ИЛИ 21

Максимальным сигнал на выходе сумматора 12 является в момент точной настройки (такт Z, диаграмма Ж). В следующем такте через фильтры проходят пики спектральных составляющих пульсаций, и суммарный сигнал на выходе сумматора 12 уменьшается (такт W, диаграмма Ж ). Это приводит к тому, что на выходах интеграторов уровень сигнала по сравнению с предыдущим тактом не изменяется, не из

05020

55 меняется он и на соответствующих входах компараторов, в то время как на д1 угих входах уровни сигналов с выходов триггера изменяются по сравнению с предыдущим тактом на противоположные. В результате уровни сигналов на входах элементов И 19, 20 совпадают, что вызывает появление на одном из их входов сигнала высокого уровня (такт W диаграмма Н) и соответственно тако" го же по уровню сигнала на выходе элемента ИЛИ 21. Последний открывает элементы И 4, через которые код, пропорциональный частоте настройки фильтров в предыдущем такте, записывается в регистре 5 и отображается в блоке 6 индикации. Посколь= ку в предыдущем такте фильтры были настроены на максимумы спектральных составляющих спектра пульсаций, на индикаторе отображается код частоты основной гармоники пульсаций.

Одновременно сигнал с выхода элемента ИЛИ 21 поступает на элемент

22 задержки и через время задержки

t> с выхода последнего производит сброс всех элементов накопления устройства в нулевое состояние, чем возвращает его в исходное состояние. После этого весь процесс повторяется. Время задержки элемента

22 t соответствует минимально неэ обходимому времени с начала такта, за которое со счетчика 24 код успевает перезаписаться в регистр 5.

В периоды поиска частоты настройки регистр 5 и индикатор 6 сохраняют последнее из определенных значений до следующего момента обнаружения экстремума, после чего информация в регистре 5 и на индикаторе обновляется. Дискретность процесса можно уменьшить, увеличивая частоту тактовых импульсов, генерируемых генератором l.

В качестве датчика 11 пульсаций тока (напряжения) в устройстве можно использовать шунт в цепи электрической машины. В качестве фильтра 25 для машин постоянного тока используют фильтр нижних частот с частотой среза, равной максимальной частоте настройки гребенчатого фильтра 10, а для машин переменного тока — режекторный фильтр,, подавляющий составляющую спектра пульсаций с частотой сети.

Таким образом, устройство контроля обеспечивает настройку фильтров на и спектральных составляющих тока (начиная с первой), которые кратны частоте вращения, и тем самым позволяет однозначно определить частоту вращения электрической машины. При этом исключаются сбои и неточности в оценке частоты вращения, которые характерны для извест1205020 б ных устройств и обусловлены попаданием в полосу пропускания фильтра нерасчетной составляющей. устройство является универсаль.ным, поскольку применимо для любых электрических машин (коллекторных машин постоянного и переменного тока с различным возбуждением, асинхронных и т.д.) .

1205020

Фиг. 2

1205020

Составитель M.Õàóñòoâ

Редактор И.Рыбченко Техред А.Ач Корректор Е,Рошко

Заказ 8521/45 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4