Устройство для регистрации характерных моментов времени выбега электродвигателя
281631
СПИ САН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Кл, 21d, 2
Заявлено 05.Ч11.1969 (№ 1343519/24-7) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 14.1Х.1970. Бюллетень J¹ 29
Дата опубликования описания 25.Х! !.!970
МПК 6 Old 1/12
G О1(! 21!02
УДК 531.76:621.313.13 (O88.8) Комитет по делаи изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Авторы изобретения
А. А. Рыжков и М. Е. Фурцев
Заявитель Кадиевский филиал Коммунарского горно-металлургического института
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ХАРАКТЕРНЫХ МОМЕНТОВ
ВРЕМЕНИ ВЫБЕГА ЭЛЕКТРОДВИ ГАТЕЛЯ
Известны устройства для регистрации характерных моментов времени выбега электродвигателя, например электромеханические осциллографы. Однако такие устройства не дают возможности непосредственного получения 5 требуемых результатов.
В предлагаемом устройстве, содержащем реле нулевого тока статора, регулируемое реле времени, тиристор, исполнительное реле и рсгистрирующий электросекундомер, регистри- 10 рующий электросекундомер включен в сеть через размыкающие контакты реле нулевого тока статора и размыкающие контакты исполнительного реле, обмотка которого через размыкающие контакты реле времени, питающе- 15 гося от сети через замыкающие контакты нулевого тока, включена в цепь тиристора. Анодпая цепь тиристора связана с выходом делителя напряжения, включенного через диод на две фазы сети, а управляющий электрод тири- 20 стора — с выходом импульсного трансформатора, перви шая обмотка которого подключе ta со стороны двигателя к силовым контактам пускателя на те же фазы, что и делитель.
Реле нулевого тока статора может быть вы- 25 полнено с трехфазным трансформатором, питающимся током статора. Вторичные обмотки трансформатора связаны со входами трехфазного двухполупериодного выпрямителя, а выход выпрямителя — со входом стабилизиро- 30 ванного усилителя, собранного на транзисторе, работающем в режиме насыщения, в коллекторную цепь которого включена обмотка быстродействующего реле.
В первичную цепь импульсного трансформатора может оыть включен конденсатор.
Такое выполнение устройства позволяет повысить точность регистрации моментов времени, благоприятных и неблагоприятных для повторного включения электродвигателя в сеть при незатухшем поле статора.
На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема описываемого устройства; на фиг. 2, а и б — графики, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 — огибающая биений напряжения на контактах пускателя после отключения электродвигателя.
Момент отключения электродвигателя Д от сети фиксируется при помощи блока токового реле БТР— реле нулевого тока статора. Блок содержит трехфазный трансформатор с малой индуктивпостью обмоток, работающий в режиме, сходном с режимом работы трансформатора тока, трехфазный выпрямитель, собранный по схеме Ларионова, и усилитель, выполнеп ый на транзисторе, в коллекторную цепь которого включено быстродействующее, например поляризованное реле PT. Усилитель питается от отдепьного источника, стабилизированного по напряжению кпемниевыхт стаби281631 литроном. Параметры трансформатора и цепей питания выбраны так, чтобы при любом токе в первичных обмотках, лежащем в преде"ах 0,5 — 5 а, транзистор находился в режиме насыщения. Если величина тока двигателя в предшествующем режиме выходит за указанные пределы, то необходимо применять соответствующие трансформаторы тока.
Использование трехфазной системы выпрямлении и транзистора, работающего в режиме насыщения, вызвано необходимостью уменьшения разброса времени возврата реле PT.
Существует принципиальная возможность использования вместо блока токового реле свободных блок-контактов пускателя. Однако то шость измерений в этом случае снихкается из-зa paзороса пapaметоов сpaоатыВапия пускателей.
OcII0BIII ill исполнительным элементом устройства является тиристор Т, в силовую цепь которого включено исполнительное реле P через размыкающие контакты реле времени РВ, Силовая цепь тиристора питается от делителя напряжения, включенного на напряжение сети через полупроводниковый диод. Питание анодной цепи однополупериодным папряже. нием повышает надежность работы устройства, так как устраняет одновременное присутствие обратного анодного напряжения и импульсов управления на тиристоре. Управление тиристором осуществляется от формирователя импульсов, выполненного в виде импульсного трансформатора ИТ на сердечнике из материала с прямоугольной петлей гистерезиса.
Первичная обмотка импульсного трансформатора подключается к силовым контактам К пускателя со стороны электродвигателя на те же фазы, что и делитель напряжения, питающий анодную цепь тиристора. Для обеспечения более надежного срабатывания тиристора в моменты, когда напряжение на отключенном электродвигателе находится в противофазе с напряжением сети, в цепь первичной обмотки импульсного трансформатора включается конденсатор, обеспечивающий небольшой емкостной сдвиг по фазе тока первичной обмотки относительно питающего его напряжения. Параметры импульсного трансформатора выбраны так, чтобы длительность импульса управления была порядка 0,1 — 0,5,11сек, а амплитуда — достаточной для срабатывания тиристора.
Электросекундомер 3С, например вибрационного типа, включен на напряжение сети через размыкающие контакты токового реле
РТ и исполнительного реле P.
Реле времени может содержать, например выпрямительный мост, питающийся от напряжения сети через замыкающие контакты токового реле PT. В выходную диагональ моста включена параллельно реле регулирующая
RC-цепочка.
Исходным состоянием схемы является такое состояние, когда тумблер В разомкнут, контакты К пускателя замкнуты, и электродвигагатель Д, будучи подключенным к сети, вра5
65 щается. При этом со вторичной обмотки трансформатора блока токового реле БТР снимается напряжение, которое заводит транзистор в рехким насыщения. Реле РТ, включенное в коллектсрную цепь транзистора, находится в сработанном состоянии, а его замыкающие контакты в цепи питания реле времени РВ замкнуты. Реле РВ также находится в сработанном состоянии, а его размыкающие контакты в цепи тнристора Т разомкнуты.
Перед измерением устанавливают ужпук выдержку на возврат реле времени и Вклю laют тумблер В. После этого, отключив от сети электродвигатель, можно произвести замер.
Если необходимо зарегис грировать момент
Выоега, кОГда напряжение па дВигателе В первый раз находится в противофазе по отношешпо к напряжению сети, ITO соответствует первому максимуму напряжения на разомкнутых контактах пускателя (фпг. 3, »0»eiII tii, после перевода схемы в исходное состояние па реле времени устанавливают минимальную выдержку, и нажатием на кнопку «стоп» пускателя разчыкают цепь питания электродвигателя Д. При этом ток в обмотке статора электродвигателя сразу прекращается, и напряжение эмиттер-база транзистора становится равным нулю. 1 оллекторный ток транзис1ора уменьшается настолько, что реле PT отпускает, разрывает цепь питания реле врсмени РВ и включает электросекундомер 3С.
Злектросекундомер начинает отсчитывать время. Реле РВ, обесточиваясь, замыкает свои размыкающие контакты в анодной цепи тиристора. В соответствии с напряхкением сети к тиристору прикладывается напряжение однополупериодного выпрямления с делителя, а па управляющий электрод поступают импульсы с трансформатора ИТ в моменты перехода через нуль э.д.с. выбега электродвигателя. Напряхкение, подаваемое на анод-катод тиристора, и импульсы управления сфазировапы таким образом, чтобы в начальный момент выбега, когда напряжение сети и э.д.с., генерируемая электродвигателем, находятся в фазе, импульсы управления подавались на тиристор в те моменты, когда заканчивается положительная полуволна подаваемого на тиристор напряжения (фиг. 2, а). Тиристор при этом остается в запертом состоянии.
В дальнейшем в процессе выбега импульс управления, поступающий на тиристор, перемещается в направлении стрелки (фиг. 2, а) в промежутках между полуволнами приложенного к тиристору анодного напряжения.
B момент времени, когда фазовый сдвиг между напряжением сети и э.д.с., генерирусчой электродвигателем, составляет половину периода напряжения сети, импульс управления совпадает с началом полохкительной полуволны анодного напряжения на тиристоре. Тиристор открывается и в течение полупериода напряжения сети проводит ток. Реле Р срабатывает и, самоблокируясь, разрывает цепь питания электросекупдомера. Показания элект281631
5 и (ч (1) = (>о (1 — 30 в. 1>,ля более четкого срабатывания тиристора желательно обмотку реле шунтировать нскоторым сопротивлением (порядка 100 о,!!) для того, чтобы в момент срабатывания тиристора ток в его силовой цепи был бы больше удерживающего. После снятия показаний секуlläîìåðà можно включить тумблер В н устаногить стрелку секундомера на ноль. II3 этол! процесс измерения первого характерного момента времени выбсга заканчивается. По данным первого замера, зная закон изменения частоты э.д.с. в процессе выбсга, можно р 3cc÷èò3òb дру Гис хяр ак Ср ныс мОменты Выбега, благоприятные (i >, t,....) и неОЛЯГOI7PHSITItbIC ДЛЯ ПОВТОРНОГО ВК 7 to!ICHHH электродвигателя в сеть при незатухшем поле статора. Круговая частота выбсга изменяется по з3кону где (»О — частота в начале выбега; k — коэффициент пропорциональности. Такой закон приемлем для двигателей с длинным выбегом, так как в этом случае начальный участок экспоненты близок к прямой линии. Тогда вес характерные моменты времени выбега можно рассчитать по приближенной формуле где li — момент времени, соответствующий первой противофазе; и — порядковый номер характерной точки. Практическое значение имеют первые 3 — 5 характерных моментов, так как в дальнейшем э.д.с., генерируемая двигателем, значительно уменьшается и мало влияет на переходные процессы при повторном включении двигателя ил и реверсе его. Предлагаемое устройство позволяет путем нспосредственного замера уточнить характерные моменты времени, полученные по приведенной формуле, и тем самым оценить отклонения от принятого закона изменения частоты выбсга. Если, например, необходимо замерить момент второй противофазы (фиг. 3, момент времени tq), нужно по результатам первого замера, подставив В формулу (2) и=2,5, получить значение момента времени !,, лежащего в промежутке 4 — /з. Установив по шкале вре15 60 мени полученное значение;!омента t, можно включить электродвигатель, затем после включения тумблера В отключить двигатель or сети. При этом токовое реле срабатыва" r. замыкает цепь элсктросекундомера 3С и разрывает цепь реле времени РВ. Секундомер начинает отсчитывать время. Рслс времени В соответствии с уставкой держит разомкн(1!.!мн СВОИ Раз:(! 1 1КЯ 10п1!!с KoHT3 KTbl В Цепи THP HcтОРЯ до момента времени (,, когда после первой протнвофазы им"ульс управления зновь Iloпадает в промс «утки ме>кду полузо7 нам!! анодного напряжения на тнр1!сторе. Тирнстор Т открывается в момент Времен(i (фнг. 3), когда положение импульса управлен,tH и полуволны янодно:-о напряжения riкОс, как показано !!3 ((Ilr. 2, о. ПОС 7С Ср 3 03Tbl В3 11!я TI(plICTOp3 Ср Я ОЯIТЫВ Я "I и рслс Р, которое, самоблокнруясь, откл(о:!Яст секя(до(!Ср от сет(!. Показания секу.!домсра соответствуloT Второму моменту вре. ic! I! t. нсОЛЯ ГОН Р ПЯТ НОЗ1(Д,1!1 ПОВТОО НОГО ВИЛ !О !СПИ и электродвигателя. Прн необходимости замерить моменты Времени, наноолсc благоприятные для поз;-ор! ого вкл1очсн1!я электродвигателя в сеть прн нсзатухп1см поле статора, необходимо лишь поменять полярность подведе(шого к импульсному трапсфор>!Ятор i няпряжс1«!я. 3то Ato>K !to 7cлать, Ilñïo.7üçóÿ рсверсирующий тумблер В первичной цепи импульсного транс(1>орматора. Кроме того, необходимо на реле времени устаHOBIITb Та КУIО ВЫДЕРЖКУ, !ITOObf IIOC 7C ЗЯ 1>1КЯния сго контактов в цепи тирнстора импульсы управления попадали между полуволнамн анодного напряжения на нем. Например. 1071! первого благоприятного момента можно установить момент t, (фиг. 3), лежащий "= промсжуткс между момснтами времени Ii -: Ь. Таким образом, абсолютная погрец ность измерений нс должна превышать одного периода напря>кения сети, причем в сторону увеличения показаний. Причиной этой погрешности ! vl0>t:ет быть !ечет«ое срабатывание rHpHcTop3 B моменты времени, когда импульс управлсння точно совпадает с началом пî Iожпте7ьной полуволны анодного напряжения на нем. С целью повышения точности раооты устрОистВя в перви 1 ну!0 Оомотку пл!пульснОГО тряпсфор>!атОр3 можно Вк.7!0 !HTb конденсятор с такн:1! расчетом, чтобы сдвиг Ilo фазе импульса управления по отношению к анодному iiàïðÿ>êñнию на тирпсторе обеспе I!IB3ë четкО(ср>!бятыванис гиристора в моменты, когда э.д.с., генерируемая отключенным электродвигатслем, находится точно в противофазе по 0TIt0шению к напря>кению сети. Предмет изобретения 1. Устройство для регистрации характерных моментов времени выбега электродвигателя, 281631 Риг. 1 Риг.2 г г 2 2 3 4 г Фиг.З Составитель И. Днепровская Редактор А. Ю. Пейсоченко Техред Т. П. Курилко Корректоры. В Петрова и А. Абрамова Заказ 3435!18 Тираж 480 Подписное ЦНИИПИ Комитета llo делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, К-35, Раушская наб., д. 4г5 Типография, пр. Сапунова, 2 содержащее реле нулевого тока статора, регулируемое реле времени, тиристор, исполнительное реле и регистрирующий электросекундомер, отлгг гагогггееся тем, что, с целью повышения точности регистрации моментов времени, благоприятных и неблагоприятных для повторного включения электродвигателя в сеть при незатухшем поле статора, регистрирующий электросекундомер включен в сеть через размыкающие контакты реле нулевого тока статора и размыкающие контакты исполнительного реле, обмотка которого через размыкающие контакты реле времени, питающегося от сети через замыкающие контакты реле нулевого тока, включена в цепь тиристора, анодиая цепь которого связана с выходом делителя напряжения, включенного через диод на две фазы сети, а управляющий электрод тиристора связан с выходом импульсного трансформатора, первичная обмотка которого подключена со стороны двигателя к силовым контактам пускателя на те же фазы, что и дели5 тель. 2. Устройство по п. 1, от.гггчпюгчееся тем, что реле нулевого тока статора содержит трехфазный трансформатор, питающийся током статора, вторичные обмотки которого связаны со 10 входами трехфазного двухполупериодиого выпрямителя, а выход выпрямителя связан со входом стабилизированного усилителя, собранного на транзисторе, работающем в pe» i4ме насыщения, в коллекториую цепь которого 15 включена обмотка быстродействующего реле. 3. Устройство по и. 1, «тлгг гаюгггееся тем, ITo в первичную цепь нмпульс1 ого трансформа1тора включен конденсатор.
