Устройство для измерения углового положения ротора синхронной явнополюсной машины

 

О П И С А Н И Е (щбУЮ04

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6 1 ) Д о п о. ! и (т с.ч ь н о с к а В т. с В н, (- в (22) Заявлено 21,07.76 (21) 2389704/24-07 (51) М. Кл."Н 02К ll/00 с присоединением заявки Хе (43) Опубликовано 30.06.79. Бюллетень ЛЪ 24 (45) Дата опубликования описания ЗО.OG.79 (53) УДК 621.313.32:

:531.74 (088.8) па делам изобретений н отнрь тнй (72) Авторы изобретения

С. Н. Станкевич и В. А. Ступицкий

Производственное объединение «Союзхимпромэнерго» (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОГО

ПОЛОЖЕНИЯ РОТОРА СИНХРОННОЙ ЯВНОПОЛЮСНОЙ

МАШИНЫ ны (1).

Госудорственньй комитет (23) Г1

Приоритет

Изобретение относится к электротехнике, к области электрических машин и предназначено для измерения углового положения ротора однополюсной синхронной машины относительно вектора напряжения статора.

Известно устройство для измерения и регистрации углового положения ротора синхронной машины, в котором в качестве чувствительного элемента используется тахогенератор, вращаемый валом маши- 10

Недостатками известного устройства являются малая точность и большие габариты. 15

Известно также устройство для измерения углового положения ротора синхронной явнополюсной машины, содержащее датчик положения ротора, блок синхронизирующ:x импульсов, соединенный с входом бло" à 20 выделения измерительного сигнала, содержащий последовательно соединенные усилитель входного сигнала, дифференцирующую цепочку, триггер и измерительный блок, подключенный к одному выходу триг- 25 гера (2).

Недостатками известного устройства являются: измерение углового положения ротора относительно вектора напряжения статора 30 производится по геометрическому положению ротора и не является точным; не устраняется статическая погрешность измерения, связанная с первоначальной уc тановкой чувствительного элемента; наличие механически связанных с валом вращающихся частей; невозможность широкого применения в условиях повышенных вибраций (зазор между постоянным магнитом и ярмом равен 0,3 — 0,5 мм).

Целью изобретения является повышение точности измерения углового положения ротора относительно вектора напряжения статора синхронной явнополюсной машины.

Для этого устройство снабжено датчиками напряжения сети и тока ротора, а блок выделения измерительного сигнала — селектором длительности, схемой выделения передних фронтов импульсов селектора, двумя схемами совпадения И, схемой ИЛИ, одновибратором и схемой контроля положения триггера, причем вход селектора длительности подключен к дифференцирующей цепочке, один из выходов селектора длительности подключен на вход блока выделения переднего фронта импульса селектора, а другой — на вход первой схемы совпадения И, при этом блок выделсния переднего фронта соединен с входом вто671004

3 рой схемы И, выходы первой и второй схем

И через схему ИЛИ соединены с первым входом одновибратора, выход которого подключен на счетный вход триггера, второй выход которого подключен к выходу схемы контроля положения триггера, к двум другим входам которой подключены датчики напряжения сети и тока ротора, а выход схемы контроля подключен ко второму входу одновибратора, блок синхронизации выполнен с двумя выходами, которые подключены ко вторым входам схем И, а датчик положения ротора выполнен в виде индуктивной катушки, заложенной в паз статора электрической машины.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, блок-схема; на фиг. 2 — форма кривой ЭДС датчика положения ротора.

Устройство содержитдатчик 1 положения ротора, блок 2 выделения измерительного сигнала, состоящий из усилителя 3 входного сигнала, дифференцирующей цепочки 4, селектора 5 длительности, схемы совпадения И 6, схемы 7 выделения передних фронтов импульсов селектора, схемы совпадения

И 8, схемы совпадения ИЛИ 9, одновибратора 10, схемы контроля 11 положения триггера 12, измерительного блока 13, датчик 14 тока ротора, датчик 15 напряжения сети, блок 16 синхронизирующих импульсов.

При прохождении под,плоскостью датчика 1 положения ротора элементов конструкции ротора в катушке датчика наводятся широкие и узкие импульсы (см. фиг. 2), обуславливаемые изменением индукции в междуполюсном зазоре. Так как положение переднего и заднего фронта широкого импульса однозначно связано с краями соседних полюсов, то измерение углового положения ротора сводится к измерению углового положения заднего фронта широкого импульса относительно вектора сетевого напряжения, В усилителе 3 входного сигнала сигнал преобразуется в импульсы прямоугольной формы (U„блока 3, см. фиг. 2). В дифференцирующей цепочке 4 (U„„„,- блока 4) происходит выделение фронтов импульсов.

После выделения в селекторе 5 длительности сигнал принимает форму (живых блока 5, см. фиг. 2).

В асинхронном режиме работы синхронного двигателя происходит перемагничивание полюсов. В р езультате чего изменяется полярность и деформируется широкий импульс. Это может вызвать при переходе одного из фронтов широкого импульса через ноль уход фронта импульса относительно края полюса, что привлечет за собой погрешность измерения. Но так как .переходы через ноль переднего и заднего фронта широкого импульса происходят при разных утловых положениях ротора, то импульсы с селектора 5 длительности подаются одно5

4 временно на схему совпадения И 6 и схему

7 выделения передних фронтов импульсов селектора. На другой вход схемы совпадения И 6 поступает напряжение синхронизации с блока 16 синхронизирующих импульсов, которое задает временной интервал прохождения импульсов селектора 5 длительности, в течение которого не происходит изменение полярности заднего фронта широкого импульса.

Запуск схемы выд еления передних фро тов импульсов селектора 7 осуществляется от переднего фронта импульса селектора 5 длительности. Длительность выходного импульса схемы выделения передних фронтов импульсов селектора 7 равна длительности импульса селектора 5 длительности У,ы, блока 7, см. фиг. 2). С выхода схемы 7 сигнал поступает на вход схемы совпадения И 8. Одновременно на эту схему подается напряжение синхронизации U„„„„2 блока 16 синхронизирующих импульсов.

В синхронном режиме импульсы селектора 5 длительности и схемы выделения передних фронтов импульсов селектора 7 по переднему и заднему фронтам совпадают.

В этом случае работает схема совпадения

И 6.

В асинхронном же режиме при определенных угловых положениях ротора, измерение производится либо от заднего фронта импульса селектора длительности 5, который совпадает с задним фронтом широкого импульса, либо от заднего фронта импульса схемы 7, который жестко связан с передним фронтом широкого импульса и в результате временной задержки однозначно определяет положение заднего фронта широкого импульса. В этом случае поочередно работают схема И б и схема

И 8.

Для обеспечения непрерывного измерения используется схема ИЛИ 9.

Для улучшения фронтов используется одновибратор 10.

Так как на выходе одновибратора 10 имеются импульсы, соответствующие каждому полюсу ротора, а для измерения углового положения ротора необходимо иметь импульсы от каждой пары полюсов, то используется триггер 12 со счетным входом.

Так как триггер 12 имеет счетный вход, то фаза измерительных импульсов может отличаться от истинного углового положения ротора на угол -180. Для устранения этого служит схема контроля положения триггера 11, которая производит сравнение фазы выходных импульсов триггера 12 с фазой тока ротора и, в случае несоответствия, вырабатывает дополнительный импульс, поступающий на одновибратор 10, который управляет счетный вход триггера

12. В результате чего происходит переброс триггера 12.

Сигнал с триггера 12 подается на изме671004 рительный блок 13, который производит преобразование фазового положения импульса триггера 12 относительно фазы напряжения сети в напряжение постоянного тока, которое является функцией углового положения ротора.

Введение в устройство датчиков напряжения сети и тока ротора, а также селектора длительности, схемы выделения его последних фронтов импульсов, логических 10 схем, одновибратора и схемы контроля положения триггера, а также размещение датчика положения ротора, выполненного в виде катушки в пазу статора, позволяет повысить точность измерений углового по- 15 ложения ротора.

Формула из оор стени я

Устройство для измерения углового. поло- 20 жения ротора синхронной явнополюсной машины, содержащее датчик положения ротора, блок синхронизирующих импульсов, соединенный с входом блока выделения измерительного сигнала, содержащий 25 последовательно соединенные усилитель входного сигнала, дифференцирующую цепочку, триггер и измерительный блок, подключенный к одному выходу триггера, о тличающееся тем, что, с целью повыше- ЗО ния точности, устройство снабжено датчиками напряжения сети и тока ротора, а блок выделения измерительного сигнала— селектором длительности, схемой выделения передних фронтов импульсов селектора, двумя схемами совпадения И, схемой

ИЛИ, одновибратором и схемой контроля положения триггера, причем вход селектора длительности подключен к дифференцирующей цепочке, один из выходов селектора длительности подключен на вход блока выделения переднего фронта импульса селектора, а другой — на вход первой схемы совпадения И, при этом блок выделения переднего фронта соединен с входом второй схемы И, выходы первой и второй схем И через схему ИЛИ соединены с первым входом одновибратора, выход которого подключен на счетный вход триггера, второй выход которого подключен к выходу схемы контроля положения триггера, к двум другим входам которой подсоединены датчики напряжения сети и тока ротора, а выход схемы контроля подключен ко второму Входу одновибратора, блок синхронизации выполнен с двумя выходамп, которые подключены ко вторым входам схем И, а датчик положения ротора выполнен в виде индуктивной катушки, заложенной в паз статора электрической машины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 155868, кл. Н 02К 11, 00, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР № 166404, кл. Н 02К 11/00, 1963.

671004

З,1г

num !!!

/, (!,!,

;<(!! (! ! !,1!

3 ii! !! !, таама ! Ги уа у аууа

k 5ааиа ! б

Ба а

Фиг у

Составитель В. Никаноров

Техред А. Камышникова

Корректор А. Галахова

Редактор Ю. Челюканов

Заказ 1147)11 Изд. № 392 Тираж 866 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2