Электродвигатель постоянного тока с устройством для измерения частоты вращения

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения -повышениеточности измерения частоты вращения при работе электродвигателя от вентильного преобразователя . Электродвигатель переменного тока с устройством для измерения частоты вращения содержит стержни компенсационной обмотки 3, расположенной в пазах 2 на полюсном наконечнике 1. Измерительный элемент 4, выполненный в виде проводника или витка, укреплен на поверхности полосного наконечника 1 и его продольная ось расположена симметрично относительно двух смежных пазов 2 компенсационной обмотки 3. Указанное симметричное расположение измерительного элемента 4 позволяет повысить точность измерений, поскольку при этом уменьшаются наводки в измерительном элементе 4 от несинусоидальных токов, протекающих по стержням компенсационной обмотки 3. 8 ил. СП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Н5 Н 02 К 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4464750/07 (22) 22.07.88 (46) 15.09.91. Бюл. N 34 (71) Московский энергетический институт и

Магнитогорский горно-металлургический институт им, Г, Н. Н осов а (72) В.В.Андросенко, В.Л, Горохов, tO.Â,Мерзляков, В.И.Косматов, Б,M.Áàðàнов и Г.Г.Толмачев (53) 621.313(088.8) (56) Патент США ¹ 4082968, кл. Н 02 К 11/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 77035, кл. G 01 Р 3/48, 1948, Авторское свидетельство СССР № 1327259, кл. Н 02 Р 5/00, 1987, (54) ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО

ТОКА С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

„„5U „„1 677794 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение точности измерения частоты вращения при работе электродвигателя от вентильного преобразователя. Электродвигатель переменного тока с устройством для измерения частоты вращения содержит стержни компенсационной обмотки 3, расположенной в пазах 2 на полюсном наконечнике 1, Измерительный элемент 4, выполненный в виде проводника или витка, укреплен на поверхности полосного наконечника 1 и его продольная ось расположена симметрично относительно двух смежных пазов 2 компенсационной обмотки 3. Укаэанное симметричное расположение измерительного элемента 4 позволяет повысить точность измерений, поскольку при этом уменьшаются наводки в измерительном элементе 4 от несинусоидальных токов, протекающих по стержням компенсационной обмотки 3. 8 ил.

1677794

Изобретение относится к электротехнике и можвт быть использовано в общепромышленных и специальных электроприводах постоянного тока, в частности в электроприводах постоянного тока прокатных станов, для получения сигнала, пропорционального частоте вращения якоря электродвигателя.

Цель изобретения — повышение точности измерения частоты вращения при работе электродвигателя от вентильного преобразователя.

На фиг.1 схематически изображены часть полюсного наконечника и якорь электрической машины постоянного тока; на фиг.2 — вид А на фиг.1 (измерительный элемент датчика частоты вращения, выполненный в виде проводника); на фиг.3 — часть полюсного наконечника и измерительный элемент датчика частоты вращения, выполненный в виде витка; на фиг.4 — вид В на фиг.3; на фиг.5 и 6 — потоки рассеяния при протекании тока в стержнях компенсационной обмотки; на фиг,7 — зона воздушного зазора под основным полюсом двигателя постоянного тока; на фиг.8 — осциллограммы выходной ЭДС измерительного элемента.

На фиг. 1 изображена часть полюсного наконечника 1 с двумя смежными пазами 2 компенсационной обмотки 3, шаг между которыми t«, и измерительный элемент4датчика частоты вращения, выполненный в виде проводника, расположенного по всей длине l полюсного наконечника 1.

На фиг.3 представлена часть полюсного наконечника 1 с двумя смежными пазами 2 компенсационной обмотки 3 и измерительный элемент 4 датчика частоты вращения, выполненный в виде витка или катушки.с шагом, равным половине зубцового деления якоря 5 tz/2.

Оси измерительных элементов 4 датчика частоты вращения размещены на равном удалении t«/2 от смежных пазов 2 компенсационной обмотки 3, На фиг,5 и 6 изображены смежные пазы

2 со стержнями компенсационной обмотки

3, потоки рассеяния Ф в полюсном наконечнике 1 основного полюса при протекании тока в стержнях компенсационнои обмотки 3 и расположение измерительного элемента 4 в виде проводника (фиг.5) и в виде измерительного витка (фиг,6) по отношению к смежным пазам 2 с компенсационной обмоткой 3, На фиг.7 изображена зона воздушного зазора 0 под основным полюсом двигателя постоянного тока и гармоническая магнитного поля в воздушном зазоре В, обусловленная зубчатостью якоря 5, имеющей шаг

10 тройством для измерения частоты враще15 ния состоит в следующем.

Вследствие пульсаций магнитного по20

tz Измерительный элемент 4 подключен к регистрирующему прибору 6.

На фиг.8 приведены осциллограммы выходной ЭДС измерительного витка датчика скорости при расположении его на равном удалении от смежных пазов 2 компенсационной обмотки 3, при смещении измерительного элемента 4 от указанного среднего положения на 1/4 часть шага витка и при смещении измерительного элемента 4 на

1/2 часть шага витка от среднего положения.

Принцип работы электродвигателя с устока в воздушном зазоре, обусловленных зубчатостью якоря 5 в измерительном элементе 4 (проводнике, витке или катушке), расположенном на поверхности полюсного наконечника 1, индуктируется ЭДС. Частота этой ЭДС пропорциональна частоте вращения якоря 5 двигателя, числу зубцов якоря 5 и определяется выражением

П 2

4

60 (1) где и — частота вращения якоря 5 в об/мин;

z — число зубцов якоря 5.

Амплитудное значение ЭДС проводника, обусловленной основной зубцовой гармонической магнитной проводимости воздушного зазора под полюсом двигателя (в проводнике индуктируется ЭДС, обусловленная основной и высшим гармоническими магнитной проводимости), определяЕтся выражением

Ezt =/3)ilo Fb (2) где Р> =ih/2;Ë иЯ вЂ” амплитуда основной (зубцовой) гармонической и постоянная составляющая магнитной проводимости воздушного зазора;

Fo — намагничивающая сила обмотки возбуждения на один полюс.

Открытием пазов 2 компенсационной обмотки 3 по сравнению с открытием пазов якоря 5 в большинстве случаев можно пренебречь, т.е, учитывать только зубчатость якоря 5.

Анализ гармонических магнитной проводимости воздушного зазора показывает, что при отношениях шириныпаза Ь к величине воздушного зазора о и b к зубцовому делению якоря 5 (tz), обычно характерных для крупных машин постоянного тоКа, высшие гармонические магнитного поля в воздушном зазоре практически отсутствуют, т.е. форма кривой ЭДС измерительного витка (катушки, проводника) практически синусоидальна.

При произвольном расположении измерительного элемента 4 под полюсом существенное влияние на форму и амплитуду кривой ЭДС измерительного элемента 4 оказывает изменение потоков рассеивания стержней компенсационной обмотки 3, возникающее при изменениях тока компенсационной обмотки. При питании якорной цепи двигателя от тиристорного преобразователя вследствие особенностей самой схемы выпрямления возникают пульсации тока якоря и компенсационной обмотки 3, приводящие к искажению выходной ЭДС измерительного элемента 4, При малых частотах вращения якоря 5 пульсации выходной ЭДС измерительного элемента 4, обусловленные схемой выпрямления, становятся соизмеримыми с величиной рабочей ЭДС, обусловленной зубчатостью якоря

5 и, частота которой пропорциональна частоте вращения якоря 5, Расположение измерительного элемента 4 на равном удалении от смежных пазов

2 компенсационной обмотки 3 (фиг.5) позволяет практически полностью скомпенсировать влияние потоков рассеяния стержней компенсационной обмотки 3, изменение которых обусловлено пульсациями выпрямленного напряжения и тока тиристорного преобразователя, питающего якорную цепь двигателя.

Из осциллограмм, приведенных на фиг.8, видно, что смещение измерительного элемента 4 в любую сторону от положения равноуделенного от смежных стержней (пазов 2).компенсационной обмотки 3, ведет к появлению пульсаций выходной ЭДС, не связанных с изменением частоты вращения якоря, т.е. к снижению точности измерения частоты вращения якоря.

Предлагаемое устройство для определения частоты вращения электродвигателя позволяет по сравнению с устройством-прототипом расширить диапазон измерения

5 скоростей за счет снижения нижнего предела измерения частоты вращения якоря двигателя при питании выпрямленным напряжением от вентильного преобразователя. Улучшение показателей системы авто10 матического регулирования электропривода чистовой клети позволяет, в свою очередь, улучшить коммутацию прокатного двигателя и снизить потери электроэнергии в его якорной цепи.

15 Кроме того, повышение точности и быстродействия в работе контура регулирования частоты вращения повышает точность применяемых на станах систем автоматического регулирования натяжения и толщины

20 листа, и в частности улучшает его плоскостность.

Формула изобретения

Электродвигатель постоянного тока с устройством для измерения частоты враще25 ния, содержащий компенсационную обмотку, размещенную в пазах полюсного наконечника главного потока, зубчатый якорь, измерительную обмотку, размещенную на полюсном наконечнике со стороны, 30 обращенной к якорю, и регистрирующий прибор, подключенный к измерительной обмотке, отличающийся тем, что, с Целью повышения точности измерения частоты вращения при работе электродвигателя от

35 вентильного преобразователя, измерительная обмотка укреплена на поверхности полюсного наконечника, причем продольная ось измерительной обмотки расположена симметрично относительно двух смежных

40 пазов компенсационной обмотки.

1677794

Вид А!

677794

1677794

° ) сю р сь ю с

6+3

Составитель В.Никаноров

Техред M.Ìoðãåíòàë . Корректор Т. Малец

Редактор С.Лисина

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

Заказ 3119 Тираж 322 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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