Устройство для контроля скорости асинхронного двигателя

 

Изобретение предназначено для использования в асинхронных приводах с регулированием скорости. Целью B i ..iAtSb Ччггйч --. 2 изобретения является повышение точности регулирования. Цель достигается за счет того , что при подаче входного сигнала, пропорционального заданной скорости двигателя, изменяется режим работы асинхронного двигателя (АД), следствие чего является поворот вала датчика 4 момента, который с помощью реостата 5 автоматически устанавливает параметры схемы замещения двигателя, соответствующие заданному режиму работы АД, и приводит в соответствие с помощью реостата 6 сигнал, пропорциональный заданной скорости вращения , фактической скорости. Разность этих сигналов, пропорциональная отклонению скорости двигателя от заданной, поступает на схему 2 регулирования скорости. 3 ил. 00 С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 P 3/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4782649/10 (22) 11,12.89 (46) 30.05,92. Бюл. № 20 (71) Кировский проектный конструкторскотехнологический институт тяжелого машиностроения (72) В,С,Шаклеин (53) 531.887(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 657347, кл. G 01 Р 3/46, 1976.

2, Авторское свидетельство СССР

N123604,,кл. 21 d3/2,,1959. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение предназначено для использования в асинхронных приводах с регулированием скорости. Целью

<в> Ыш> 1737342А1 изобретения является повышение точности регулирования, Цель достигается за счет того, что при подаче входного сигнала, пропорционального заданной скорости двигателя, изменяется режим работы асинхронного двигателя (АД), следствие чего является поворот вала датчика 4 момента, который с помощью реостата 5 автоматически устанавливает параметры схемы замещения двигателя, соответствующие заданному режиму работы АД, и приводит в соответствие с помощью реостата 6 сигнал, пропорциональный заданной скорости вращения, фактической скорости, Разность этих сигналов, пропорциональная отклонению скорости двигателя от заданной, поступает на схему 2 регулирования скорости. 3 ил.

1737342

Изобретение относится к электроприводам и может быть использовано в системах измерения и регулирования скорости асинхронного двигателя.

Известно устройство для контроля ра- 5 боты асинхронного двигателя, содержащее схему регулирования скорости двигателя, измерительный трансформатор тока, выполненный с двумя первичными обмотками, включенными последовательно в две фазы 10 двигателя, трансформатор напряжения, подключенный на линейное напряжение, амплитудно-фазовый детектор, выпрямитель сигнала линейного напряжения и схему вычитания напряжений (1, 15

В этом устройстве о скорости вращения двигателя судят по величине разности сигналов, пропорциональных напряжению и активной составляющей тока, Однако эта разность сигналов пропорциональная ско- 20 рости двигателя только в узком интервале изменения тока и напряжения, т,е. в узком диапазоне скоростей, При увеличении диапазона изменения скорости указанная зависимость имеет существенно нелинейный 25 характер, что снижает точность контроля, Наиболее близким по технической сущности является устройство для контроля работы асинхронного двигателя, содержашее два многообмоточных измерительных 30 трансформатора, две первичные токовые обмотки которых включены соответственно в две фазы двигателя, активные и индуктивные элементы, имитирующие активные и индуктивные сопротивления цепей двигате- 35 ля. К выходным обмоткам измерительных трансформаторов подключены через первый и второй выпрямители и регулировочные резисторы первая и вторая обмотки логометра, служащего индикатором скоро- 40 сти двигателя, а также входные цепи схемы управления скоростью двигателя, дроссели насыщения которой включены в фазы двигателя Qj.

Недостатком этого устройства является 45 отсутствие выходного электрического сигнала, пропорционального скорости, вследствие чего для управления скоростью двигателя используют сигналы с промежуточных преобразователей — выпрямителей, 50 т,е. применена отрицательная обратная связь не по скорости, а дифференциальная связь по току и напряжению ротора, что не позволяет получить жестких регулировочных характеристик. 55

Кроме того, выходной величиной в данном устройстве фактически является не скорость, а скольжение, поэтому, устройство непригодно в случае, если частота питающей сети непостоянна, например, при частотном управлении скоростью двигателя, Целью изобретения является повышение точности устройства.

Цель достигается за счет того, что устройство для контроля скорости асинхронного двигателя, содержащее схему регулирования скорости двигателя, измерительный трансформатор, две первичные токовые обмотки которого включены соответственно в две фазы двигателя, активно-индуктивный элемент, имитирующий двигатель, согласно изобретению снабжено двухобмоточным датчиком момента, первая обмотка которого подключена к выходной обмотке трансформатора, а вторая обмотка присоединена на линейное напряжение через первичную цепь элемента, имитирующего двигатель, а также двумя переменными резисторами, установленными на валу вращения датчика момента, причем первый переменный резистор подключен к вторичной цепи элемента, имитирующего двигатель, а вход устройства подключен к входу схемы регулирования скорости через делитель напряжения, составленный из резистора, имитирующего приведенное активное сопротивление ротора, и второго переменного резистора.

На фиг,1 приведена блок-схема устройства; на фиг,2 и 3 — варианты схемы активно-индуктивного элемента, имитирующего активные индуктивные сопротивления двигателя в соответствии с i- и Г-образными схемами замещения соответственно.

Устройство для контроля скорости асинхронного двигателя 1 состоит из схемы 2 регулирования скорости, например тиристорного преобразователя частоты, измерительного трансформатора 3 тока, датчика момента, например двухфазного асинхронного двигателя 4, реостатов (переменных резисторов) 5 и 6, активно-индуктивного элемента 7, имитирующего активные и индуктивные сопротивления двигателя 1, и резистора 8, имитирующего приведенное активное сопротивление ротора двигателя

1, Первичные обмотки трансформатора 3 тока включены в фазы двигателя1, а к вторичной обмотке подключена первая обмотка датчика 4 момента, вторая обмотка которого подключена на линейное напряжение через первичную цепь элемента 7, имитирующего двигатель 1. Злемент 1 выполнен в соответствии с Т-образной (фиг.2) или Г-образной (фиг.3) схемой замещения асинхронного двигателя. Величины активных и индуктивных сопротивлений элемента 7 и резистора

8 определены путем умножения соответствующих активных и индуктивных сопротив1737342 лений двигателя на некоторый коэффициент пропорциональности К1.

Обозначения, принятые на схемах (фиг.2 и 3):

r1 — активное сопротивление статора;

X1 — индуктивное сопротивление рассеяния статора;

Xz — приведенное индуктивное сопротивление ротора;

Р г2 — приведенное активное сопротивление ротора;

Xm — индуктивное сопротивление взаимоиндукции;

rm — активное сопротивление, учитывающее потери в стали, Движки реостатов 5 и 6 механически связаны с осью вращения датчика 4 момента, причем реостат 5 подключен к вторичной цепи элемента 7, а реостат 6 — к входной цепи устройства последовательно с резистором 8. Сопротивление резистора 8 выбирается из условия

Г6

r8= — гг К1

r5

Если реостаты 5 и 6 одинаковы, то r8 =

-.,г1 K1 .

Напряжение Озад поступает на входные клеммы 9,10, например с потенциометра 11, подключенного к входной цепи устройства, как это показано на фиг.":.

В качестве датчика 4 момента может быть использован микросин.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения Озад, пропорционального заданной скорости двигателя, последний начнет разгоняться, Обмотки датчика 4 момента получают питание и ротор датчика поворачивается под действием момента М:

M = Kz U1Uz Sin a, где Kz — коэффициент пропорциональности;

U1,Uz — напряжения на первой и второй обмотках датчика момента;

a — угол сдвига между напряжениями

U1 и Uz.

Поворот ротора датчика 4 сопровождается изменением сопротивления реостата

5, что, в свою очередь, приводит к изменению тока во вторичной цепи элемента 7, имитирующего двигатель, и к изменению фазы напряжения Uz.

При некотором угле поворота выполняется условие

r5 = (1-S)

rJ K1

S где r5 — сопротивление реостата 5;

S — скольжение асинхронного двигателя.

Тогда параметры элемента 7 совместно с реостатом 5 будут отличаться от параметров асинхронного двигателя 1 ровно в IK1 раз, угол а становится равным нулю и ротор

5 датчика 4 момента в этом угловом положении остановится.

Скольжение асинхронного двигателя равно

Щ> — N

10 Na где во — угловая скорость холостого хода, определяемая частотой сети; в — угловая скорость асинхронного двигателя при нагрузке.

15 Отсюда имеем:

N =No г5 г5+ r3 К1

Поскольку в делителе напряжения сопротивления г6 и г8 резисторов 6 и 8 пропорциональны сопротивлениям r5 u r z K1

- г8 r6 г3 К1 то при подаче входного напряжения Озад, пропорционального заданной скорости, равной при частотном управлении скорости холостого хода:

0зад = КЗ N зад = КЗ Мо где Кз — коэффициент пропорциональности, 30 напряжение на резисторе 6 будет пропорционально угловой скорости двигателя в, а напряжение Uy

Uynp = U зад КЗЙ) = КЗ(СО зад И), 35 т,е. пропорционально отклонению скорости двигателя от заданной скорости, Таким образом, в устройстве осуществлена отрицательная обратная связь по скорости, обеспечивающая стабилизацию

40 скорости двигателя во всем диапазоне регулирования.

Формула изобретения

Устройство для контроля скорости асин45 хронного двигателя, содержащее схему регулирования скорости двигателя, токовый измерительный трансформатор и активноиндуктивный элемент, при этом первый выход схемы регулирования скорости

50 двигателя подключен к первой фазе асинхронного двигателя непосредственно, а второй и третий выходы — к второй и третьей фазе асинхронного двигателя через последовательно включенные первую и вторую

55 первичные обмотки токового измерительного трансформатора и две входные клеммы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, дополнительно содержит резистор, два реостата и двухобмоточный датчик момента, первая обмотка

1737342 которого подключена к вторичной обмотке токового измерительного трансформатора, первый вход активно-индуктивного элемента через вторую обмотку датчика момента подключен к третьей фазе асинхронного двигателя, вторая фаза которого подключена к второму входу активно-индуктивного элемента непосредственно, при этом движки реостатов механически связаны с валом двухобмоточного датчика момента, первый реостат подключен к выходу активно-индуктивного элемента, первая входная клемма подключена к первому входу схемы регули5 рования скорости двигателя непосредственно, а вторая — через второй реостат — к второму входу схемы регулирования скорости двигателя и через резистор — к первой клемме.