Устройство для измерения моментных характеристик электродвигателей
Сущность изобретения: устройство содержит датчик 1 частоты вращения двигателя, преобразователь 2 момента электродвигателя и двухкоординатный самописец 14, при этом датчик 1 частоты двигателя содержит диодный излучатель 3, модулирующие цветоконтрастные метки 4 по поверхности ротора, диодный фотоприемник 5, усилитель-формирователь б и интегрирующий элемент 7, а преобразователь 2 момента электродвигателя содержит сумматор 8, дифференцирующее звено 9, блоки 10, 11 умножения и блоки 12, 13 задания. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
i 9) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4755052/10 (22) 30,10.89 (46) 30.08,92, Бюл. N 32 (71) Научно-производственное обьединение по оборудованию для химических волокон " Химтекстил ьма ш" (72) В.M.Ñoêîë и А,Г.Шнейдер (56) Авторское свидетельство СССР N 420893, кл. G 01 L 3/22, 1972 Испытание электрических микромашин/Под ред. проф. H.В.Астахова. M., 1984, с.21. БЫ 1758453 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОДВ И Г АТЕЛЕЙ (57) Сущность изобретения: устройство содержитдатчик 1 частоты вращения двигателя, преобразователь 2 момента электродвигателя и двухкоординатный самописец 14, при этом датчик 1 частоты двигателя содержит диодный излучатель 3, модулирующие цветоконтрастные метки 4 по поверхности ротора, диодный фотоприемник 5, усилитель-формирователь 6 и интегрирующий элемент 7, а преобразователь 2 момента электродвигателя содержит сумматор 8, дифференцирующее звено 9, блоки 10, 11 умножения и блоки 12, 13 задания. 2 ил. 1758453 Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения моментных характеристик электродвигателей, преимущественно электродвигателей с бесконтактным подвесом ротора, в частности вращательных типов высокоскоростных мотор-подшипников с газомагнитным подвесом ротора. Известно устройство для измерения статического момента нагрузки на валу двигателя постоянного тока, содержащее расположенный на валу двигателя тахогенератор с дифференцирующим звеном, блок суммирования моментов, блок измерения полного момента, выполненный в виде тахометрического моста, в смежные плечи которого включены обмотки якоря и дополнительных полюсов двигателя и, соответственно, два сопротивления, делительного устройства, один вход которого соединен с диагональю моста, другой — с якорной обмоткой тахогенератора, и множительного устройства, один вход которого соединен с обмоткой дополнительных полюсов двигателя, второй — с выходом делительного устройства, а выход — с первым входом блока сумматора, вторым входом соединенного с выходом дифференцирующего звена, а выходом — с измерительным прибором. Недостатком указанного технического решения является необходимость механического соединения тахогенератора с валом электродвигателя и использование s измерительной схеме обмоток якоря электродвигателя, что делает это решение неприменимым для измерения моментов электрических машин с бесконтактным подвесом массивного (безобмоточного) ферромагнитного ротора. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регистрации зависи-. мости момента электродвигателя от частоты в процессе разгона, содержащее два первичных преобразователя — датчик частоты вращения электродвигателя и преобразователь момента, выполненный в виде электромашинного измерителя (Э МИ), вал которого механически соединен с валом электродвигателя, а также регистрирующий прибор, входы которого подключены к выходам датчика частоты вращения и преобразователя момента. Недостатками известного технического решения являются сложность конструкции, обусловленная необходимостью применения двух первичных преобразователей, один из которых — ЭМИ с полым ротором, требующий обеспечения соосности при механическом соединении ротора электродвигателя и полого ротора ЭМИ, а также нен с выходом усилителя-формирователя 6, Датчик 1 частоты вращения подключен по входу преобразователя 2 момента электродвигателя, который выполнен в виде сумма50 тора 8, дифференцирующего звена 9, первого 10 и второго 11 блоков умножения, первого 12 и второго 13 блоков задания, подключенных к первым. входам соответствующих блоков умножения, выходы которых 55 подключены к соответствующим входам сумматора 8, выход которого является выходом преобразователя 2 момента электродвигателя, причем второй вход первого блока 10 умножения подключен к выходу дифференцирующего звена 9, вход которого 45 невысокая точность измерений, связанная с отбором мощности от электродвигателя при механическом соединении его ротора с полым ротором ЭМИ. Цель изобретения — повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что датчик частоты вращения подключен по выходу преобразователя момента электродвигателя, выполненного в виде сумматора, дифференцирующего звена, двух блоков умножения и двух блоков задания, подключенных к первым входам соответствующих блоков умножения, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого является выходом преобразователя момента электродвигателя, при этом второй вход первого блока умножения подключен к выходу дифференцирующего звена, вход которого подключен к второму входу второго блока умножения и является входом преобразователя момента электродвигателя. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — пример измерения моментной характеристики радиально-упорного мотора-подшипника с бесконтактным газомагнитным подвесом ротора. Устройство для измерения моментных характеристик электродвигателей содержит датчик 1 частоты вращения двигателя и преобразователь 2 момента электродвигателя. Датчик 1 частоты вращения, являющийся первичным преобразователем, выполнен в виде оптоэлектронного устройства, содержащего диодный излучатель 3, модулирующие цветоконтрастные метки 4 на поверхности ротора, оптически связанные с диодным излучателем 3 и диодным фотоприемником 5, усилитель-формирователь б, входом подключенный к диодному фотоприемнику 5, и интегрирующий элемент 7, выход которого является выходом датчика 1 частоты вращения двигателя, а вход соеди1758453.и1= К И =К du1=K К dN dt " dt подключен к второму входу второго блока 11 умножения и является входом преобразователя 2 момента электродвигателя. К выходам преобразователя 2 момента электродвигателя и датчика 1 частоты вращения подключены входы регистрирующего прибора 14. Устройство для измерения моментных характеристик электродвигателей работает следующим образом. При разгоне электродвигателя в процессе вращения его ротора оптический поток диодного излучателя 3, модулированный метками 4 на поверхности ротора, обуславливает появление электрических импульсов на выходе диодного фотоприемника 5 и усилителя-формирователя 6, причем частота следования импульсов пропорциональна частоте вращения ротора. Интегрирующий элемент 7, воспринимая импульсы фотоприемника 5, усиленные и сформированные усилителем-формирователем б. вырабатывает напряжение U1, пропорциональное частоте вращения ротора: где К1 — коэффициент пропорциональности; о) — частота вращения ротора. Напряжение U1 с выхода интегрирующего элемента 7 (выхода датчика частоты вращения) поступает на вход дифференцирующего элемента 9, возбуждая на выходе последнего напряжение где K2 — коэффициент пропорциональности, Одновременно на выходе первого блока 12 задания момента инерции ротора появляется напряжение 03, пропорциональное величине момента инерции ротора J: U3= K3J, где K3 — коэффициент пропорциональности. Напряжение U2 с выхода дифференцирующего звена 9 и напряжение U3 с выхода первого блока 12 задания момента инерции ротора поступают соответственно на первый и второй входы первого блока 10 умножения, обуславливая появление на выходе последнего напряжения U4 = K4U2U3 = К1К2КЗК4-1 d 01 б1 где К4 — коэффициент пропорциональности. Напряжение U1 с выхода интегрирующего элемента 7 поступает также на второй вход второго блока 11 умножения, на первый вход которого поступает формируемое вторым блоком 13 задания приведенной величины Q сопротивления вращению ротора напряжение 5 U5- К50, где K5 — коэффициент пропорциональности, При этом нэ выходе второго блока 11 умножения формируется напряжение 10 U6 = K6U1U5 = K1K5K6Q N Напряжение U4 с выхода первого блока 1Î умножения и напряжение U6 с выхода второго блока 11 умножения поступают со15 ответственно на первый и второй входы сумматора 8, формируя на выходе последнего напряжение dш U7 = U4 + U6 = K1K2K3K4J — + dt + K1K5K6Q N Соответствующей регулировкой интегрирующего элемента 7, дифференцирующе25 го элемента 9, первого блока 12 задания момента инерции ротора, второго блока 13 задания приведенной величины сопротивления вращению ротора, первого 10 и второго 11 блоков умножения можно привести 30 коэффициенты К1, К2, К3, К4, К5, К6 к виду К1 = K2 = K3 = K4 = К5 = К6 = " В этом случае напряжение на выходе сумматора 8 35 dN U2= К(J +QN), Ф где К = 1 — коэффициент пропорциональности. 40 Выражение J +QN=M dN dt есть известное аналитическое выражение момента вращения ротора электродвигате45 ля при его разгоне (механическая характеристика электродвигателя), из чего следует, что напряжение на выходе сумматора От=К М и ро пор ционал ьно моменту зле ктродви гате50 ля. Подавая напряжение 07 на первый вход регистрирующего прибора 14, а напряжение U1 — на его второй вход, получают на регистрирующем приборе 14 график зависимо55 сти M = f(N), представленный на фиг. 2. Измерение моментных характеристик электродвигателя может быть осуществлено графически обработкой кривой (фиг. 2) или подключением к выходу сумматора 8 (к 1758453 H.М И и 84 MUM (0 Составитель В. Сокол Техред М.Моргентал Корректор А, Долинич Редактор А, Orap Заказ 2991 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 выходу преобразователя 2 момента) измерительного прибора — вольтметра, проградуированного в ньютонометрах. Таким образом, за счет выполнения преобразователя момента электродвигателя в виде электронного устройства, входом соединенного с выходом датчика частоты . вращения двигателя, выполненного в виде диодного излучателя и диодного фотоприемника, оптически связанных с цветоконтрастными метками на поверхности ротора, обеспечивается бесконтактное измерение моментных характеристик электродвигателя, исключающее отбор мощности от электродвигателя при выполнении измерений и позволяющее при упрощении конструкции устройства повысить точность измерений, Формула изобретения Устройство для измерения моментных характеристик электродвигателей, содержащее датчик частоты вращения двигателя и преобразователь момента электродвигателя, подключенные к входам двухкоординатного самописца, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 5 что, с целью повышения точности, датчик частоты вращения подключен к входу преобразователя момента электродвигателя, который выполнен в виде сумматора, дифференцирующего звена, двух блоков 10 умножения и двух блоков задания, подключенных к первым входам соответствующих блоков умножения, выходы которых подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого является выходом 15 преобразователя момента электродвигателя, при этом второй вход первого блока умножения подключен к выходу дифференцирующего звена, вход которого подключен к второму входу второго блока умножения и 20 является входом преобразователя момента электродвигателя.
