Устройство для измерения скорости двухскоростного асинхронного двигателя

 

Изобретение касается измерений и контроля параметров движения и может быть использовано для измерения угловой скорости асинхронных двигателей, в частности двухскоростных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и двумя незави1 симыми статорными обмотками. Целью изобретения является повышение надежности и точности измерения. Устройство для измерения скорости асинхронного двигателя 1 содержит блок 2 выделения сигнала и блок 3 измерения, подключенный к выходу блока выделения. Устройство снабжено блоком 4 силовых коммутирующих элементов и блоком 5 управления, причем блок 2 выделения сигнала содержит блок 6 переключающих элементов, блок 7 формирования импульсов , блок 8 контроля и блок 9 логики, выход которого является выходом блока 2 выделения сигнала. Блок 2 выделения сигнала обрабатывает сигналы ЭДС, возникающие в отключенной обмотке двигателя 1, и формирует импульсный сигнал, частота которого пропорциональна угловой скорости двигателя 1, измерение которой осуществляется блоком 3 измерения. 2 з.п.ф-лы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИ4ЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 6 01 P 3/48

ГОСУД4РСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4411235/10 (22) 18.04.88 (46) 07,01.91. Бюл. N -1 (71) Одесский политехнический институт (72) Г,С.Липатов и А.М,Сенча (53) 531.771(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 345441, кл. G 01 Р 3/48, 1972, Авторское свидетельство СССР

М 613242, кл. 6 01 P 3/48, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДВУХСКОРОСТНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение касается измерений и контроля параметров движения и может быть использовано для измерения угловой скорости асинхронных двигателей, в частности двухскоростных асинхронных двигателей с короткоэамкнутым ротором и двумя незавиÄÄ5Q „„1б19176 А1 симыми статорными обмотками. Целью изобретения является повышение надежности и точности измерения. Устройство для измерения скорости асинхронного двигателя 1 содержит блок 2 выделения сигнала и блок

3 измерения, подключенный к выходу блока выделения. Устройство снабжено блоком 4 силовых коммутирующих элементов и блоком 5 управления, причем блок 2 выделения сигнала содержит блок 6 переключающих элементов, блок 7 формирования импульсов, блок 8 контроля и блок 9 логики, выход которого является выходом блока 2 выделения сигнала. Блок 2 выделения сигнала обрабатывает сигналы ЭДС, возникающие в отключенной обмотке двигателя 1, и формирует импульсный сигнал, частота которого Я пропорциональна угловой скорости двигателя 1, измерение которой осуществляется блоком 3 измерения. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1619176

f2= Я1,,и = — Кг+1, 2

P (3) Изобретение относится к измерению и контролю параметров движения и может бь:ть использовано для измерения угловой скорости двухскоростного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и двумь независимыми статорными обмоткаMIn.

Цель изобрете, ия — повышение надежности и точности измерения скорости.

На фиг.1 показана схема устройства для измерения скооости двухскоростного асинхронного двигателя; на фиг.2 — схема блока формирования сигнала; на фиг,3 — схема блогч контроля.

Устройство (фиг.1) содержит двухскоростной асинхронный двигатель 1, блок 2 выделения сигнала и блок 3 измерений, подключенный к ь,ходу блока 2, блоки силовых коммутирующих элементов 4 и управления 5, причем блок 2 выделения сигнала содержит блоки переключающих элементов

6, формирования импульсов 7, контроля 8 и логики 9, выход последнего является выходом блока 2 выделения сигнала, первые входы блока 4 силовых коммутирующих эгементов подключены к источнику питания, первые и вторые выходы блока 4 силовых коммутирующих элементов подключены к первым и вторым входам асинхронного двигателя 1, являющимся выводами обмоток высокой и низкой скорости, v, соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока 6 переключающих элементов, третий и четвертый входы которого подключены к первому и второму выходам блока 5 управления, которые соединены соответственно с вторым и третьим входами блока 4 силовых коммути-рующих элементов, первые три выхода блока 6 переключающих элементов соединены соответственно с первыми тремя входами блока 7 формирования импульсов, первые три выхода которого соединены с первыми тремя входами блока 8 контроля, выход которого соединен с вторь|м входом блока 9 логики, первый вход которого соединен с четвертым выходом блока 7 формирования импульсов. Последний (фиг.2) содержит три идентичных канала формирования и схему

10 суммирования импульсов, причем каждый канал формирования содержит последовательно соединенные усилитель 11, фильтр 12, компаратор 13 и формирователь

14 импульсов, выход которого соединен с соответствующим входом схемы суммирования импульсов. Блок 8 контроля содержит три D-триггера 15 — 17, 0-входы которых подключены соответственно к трем входам блока контроля. Вь.ход первого 0-триггера 15 соединен с R-входом второго, а выход вто5

55 рого D-триггера 16 — с R-входом третьего, выход которого является выходом блока контроля. RS-входы первого D-триггера и

S-входы второго и третьего через резистор

R1соединены с шиной питания. С-вход первого О-триггера соединен с вторым входом блока контроля„ а С-входы второго и третьего входов соответственно с третьим и первым входами блока контроля. .Сущность технического решения основана на физических процессах, происходящих в реальной асинхронной машине, заключающихся в том, что в асинхронном двигателе, кроме потока рабочей гармоники, существуют потоки высших гармоник статара и ротора порядков v и и. Основными причинами возникновения этих гармоник являются дискретное расположение обмоток в пазах, воздействие пазов статора и ротора на магнитное поле рабочей гармоники. В спектре гармоник преобладают гармоники, создаваемые током ротора основной частоты где f2 — частота токов ротора;

f1 — ЧаСтс а ТОКОВ СтатОра;

S — сксльжение.

Порядок этой гармоники поля ротора где Z2 — число пазов ротора;

P — число полюсов рабочей обмотки;

Кг — любое целое число, Частота токов fp, наводимых этими гармониками в статоре и =(1+Си — 1)(1 — S)j 1.

С учетом (2) выражение (3) имеет вид

f c =(1 + Р кг(1 — s)) f1. -2

В двухскорос-нам асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором и двумя независимыми статорными обмотками при подключении одной из них к источнику питания вторая может быть использована в ка естве измерительной. Поскольку в двухскоростном двигателе электрические оси обмо1ок с различным числом полюсов смещены на 90 град, то при работе одной обмотки в другой отсутствует ЭДС, обусловленная полем рабочей гармоники, а наводится только ЭДС высших гармоник. В спектре преоб1619176

20

55 ладают зубцовые гармоники ротора, порядок которых определяется по выражению(2) при К = 1. Так как оси каждой из фаз соответствующих статорных обмоток сдвинуты на 120 эл.град,то сигналы ЭДС, наведенные в каждой фазе отключенной статорной обмотки, образуют трехфазную систему переменных напряжений, сдвинутых на 120 эл.град, порядок чередования фаз которой определяется направлением вращения, а частота пропорциональна угловой скорости ротора.

Каждый канал блока формирования импульсов преобразует гармонический сигнал наведенной ЭДС с частотой fp в последовательность импульсов, частота которой

ft = 2 fp . Выходы каждого канала поступают на схему суммирования, выходной сигнал которой имеет частоту 6 fu, В исходном состоянии отсутствуют сигналы.на первом и втором выходах блока 5 управления. Первый и второй входы асинхронного двухскоростного двигателя 1, являющиеся выводами обмоток высокой и низкой скорости, отключены блоком 4 силовых.коммутирующих элементов от источника питания. Первые три входа блока 7 формирования импульсов отключены от обмоток асинхронного двигателя 1 блоком 6 переключающих элементов. Отсутствуют сигналы на четвертом выходе блока 7 формирования импульсов и выходе блока 9 логики, кроме тога, блок 8 контроля формирует на выходе сигнал, запрещающий поступление сигналов с четвертого выхода блока 7 формирования импульсов на вход блока 3 измерений.

При формировании блоком 5 управления команды разгона электродвигателя на

его первом выходе появляется сигнал, поступающий на второй вход блока 4 силовых коммутирующих элементов и третий вход блока 6 переключающих элементов, Блок 4 силовых коммутирующих элементов подключает первые входы асинхронного двигателя 1, являющиеся выводами обмотки высокой скорости, к источнику перемен ного напряжения. Блок 6 коммутирующих элементов обеспечивает подключение вторых входов асинхронного двигателя 1, являющихся выводами обмотки низкой скорости, к первым трем входам блока 7 формирования импульсов. В обмотках низкой скорости двигателя 1 наводится ЭДС высших гармоник, которые поступают на первые три входа блока 7 формирования импульсов. В последнем сигналы с первых трех входов поступают на три идентичных канала формирования.

В каждом канале сигналы с входов блока 7 формирования импульсов поступают на первые два входа усилителя 1 1, имеющего постоянный коэффициент усиления. Усиленный сигнал с выхода усилителя 11 поступает на фильтр 12, который подавляет низкочастотные составляющие в сигнале

ЭДС. Компаратор 13, подключенный к выходу фильтра 12, из гармонического входного сигнала формирует импульсный сигнал, переключаясь из одного состояния в другое при переходе входного сигнала через нуль.

Выходной сигнал компаратора 13 поступает на вход формирователя 14 импульсов и на второй выход каждого канала формирования. Формирователь 14 импульсов по фронту и по спаду входного сигнала формирует импульсы постоянной амплитуды и постоянной длительности, которые поступают на первые выходы каждого канала, Сигналы с первых выходов каждого канала формирования поступают на входы схемы 10 суммирования импульсов. Сигналы на входе каждого канала сдвинуты на 120 эл.град, поэтому частота сигнала на выходе схемы 10 суммирования в шесть раз выше частоты входных сигналов блока 7 формирования импульсов, Сигналы с вторых выходов каждого канала формирования поступают на входы блока 8 контроля, который осуществляет контроль последовательности чередования фаз преобразованного входного сигнала блока 7 формирования импульсов.

При совпадении действительного порядка чередования фаз с требуемым блок 8 контроля формирует сигнал, по которому блок 9 логики обеспечивает прохождение сигнала с четвертого выхода блока 7 формирования импульсов на вход блока 3 измерений.

В зоне малых угловых скоростей в спектре сигнала наведенной ЭДС отсутствует преобладание гармоник ротора зубцового порядка по сравнению с другими высшими гармониками, а частота сигналов на выходе блока 7 формирования импульсов не соответствует действительной скорости двигателя 1, Блок 8 контроля формирует на выходе сигнал, по которому блок 9 логики предотвращает поступление сигналов на вход блока 3 измерений. Аналогичный сигнал блок 8 контроля формирует и в случае несоответствия направления вращения двигателя заданному, определяемому порядком чередования фаз питающего напряжения. При появлении на втором выходе блока 5 управления сигнала на замедление блок 4 силовых коммутирующих элементов отключает первые и подключает вторые входы асинхронного двигателя 1 к источнику питания. Блок 6 переключающих элементов

1619176 обеспечивает подключение первых входов двигателя 1, являющихся выводами отключенной обмотки высокой скорости, по входам блока 7 формирования импульсов.

Работа остальных узлов и блоков устройства не изменяется.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения скорости двухскоростного асинхронного двигателя, содержащее блок выделения сигнала и блок измерения, подключенный к выходу блока выделения сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения, оно снабжено блоком силовых и коммутирующих элементов и блоком управления, при этом первые входы блока силовых коммутирующих элементов подключены к источнику питания, первые и вторые выходы блоков силовых коммутирующих элементов подключены к первым и вторым входам асинхронного двигателя, а блок выделения сигнала выполнен в виде блока переключающих элементов, фазные выходы которого подключены к фазным входам блока формирования импульсов, фазные выходы которого подключены к фазным входам блока контроля, выход которого и четвертый выход блока формирования импульсов подключены к входам блока логики, выход которого является выходом блока выделения сигнала, причем первые и вторые входы асинхронного двигателя соединены соответственно с первыми и вторыми входами блока переключающих элементов, третий и четвертый входы которого подключены к первому и второму выходам блока управления, которые соединены соатветст5 венно с вторым и третьим входами блока силовых коммутирующих элементов.

2. Устройство по п.1, о тл и ч а ю щ еес я тем, что блок формирования импульсов содержит три.идентичных канала формиро10 вания и схему суммирования импульсов, причем 1-й вход схемы суммирования соединен с первым выходом 1-го канала формирования, второй выход i-ro канала соединен с

i-м выходом блока формирования импуль15 сов, четвертый выход которого соединен с выходом. схемы суммирования импульсов, первый вход Ио канала формирования соединен с 1-м входом блока формирования импульсов, вторые входы первого, второго и

20 третьего каналов соединены соответственно с вторым, третьим и первым входами блока формирования импульсов.

3. Устройство по п.2, о,т л и ч а ю щ е е25 с я тем, что каждый канал формирования содержит последовательно соединенные усилитель, фильтр, компаратор и формирователь импульсов, выход которого соединен с первым выходом канала формирования, 30 выход компаратора соединен с входом формирователя импульсов и с вторым выходом канала формирования, первый и второй входы усилителя соединены соответственно с первым и вторым входами канала формиро35 вания.

1619176

Составитель Д,Морозов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С.Шекмар

Редактор И.Горная

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 43 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС

ССР

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