Устройство для измерения скорости вращения асинхронного электродвигателя

 

Союз Советских

Социалистических

Республик ()690390

K АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) ЗаявлЕно 02.06.77 (21) 2493998/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— г (51) M. Кл.

G 01 P 3/48

Государственный комитет

СССР ао делам нзаоретенкй и открытий

Опубликовано 05.10.79. Бюллетень № З7 (53) УДК 531.771 (088.8) Дата опубликования описания 05.10.79 (72) Автор изобретения

1О.В. Каллиников (71) заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области измерительной техники и автоматики и может быть использовано в системах контроля н управления вен-тнльным электроприводом для измерения скорости вращения асинхронного электродвигателя с представлением результата в цифровой форме. э

Известно цифровое устройство для измерения скорости вращения асинхронного электродвигателя с фазным ротором, использующее информацию о частоте тока статора и ротора для получения сигнала, пропорционального скорости тО вращения электродвигателя (1). Это устройство имеет низкое быстродействие.

Известно также цифровое устройство для измерения скорости вращения асинхронного элект- тз родвигателя (2), содержащее два формировате- . ля импульсов, подключенных к фазным обмоткам статора и ротора электродвигателя, генератор опорной частоты, подключенный к входу первого неуправляемого делителя частоты и к счетному входу первого из двух последовательно соединенных счетчиков-делителей, два управляющих счетчика, подключенных счетными входами к выходу первого неуправляемого делителя частоты, второй неуправляемътй делитель частоты, подключенный между выходом второго сче чика-делителя и сигнальным входом первого вентиля, подключенного выходом к счетному входу счетчика результата, а управляющим входом — к выходу схемы формирования временного интервала, а также четыре схемы переноса кода, запоминающий регистр, третий счетчик-делитель, второй вентиль и два блока управления, соединенные с выходами формирователей,импульсов и управляющими входами третьей и четвертой схем переноса кода, причем выходы разрядов первого управляющего счетчика подключены к входам первой схемы переноса кода, а выходы разрядов второго управляющего счетчика через третью схему переноса кода подключены к входам разрядов запоминающего регистра, выходы разрядов которого подключены к входам четвертой схемы переноса кода, счетнцй, вход третьего счетчика-делителя подключен через второй вентиль к выходу первого неуправляемого делителя частоты, а выход подключен ко второму входу второго блока управления н к перво690390 му входу схемы формирования временного интервала. !

Недостатком данного устройства является запаздывание формирования результирующего кода на период частоты импульсов, формиру. емых от фазных обмоток ротора электродвигателя. В связи с тем, что эта частота может существенно меняться, особенно в переходных режимах, появляется ошибка, возрастаюшая с увеличением скорости изменения частоты.

Целью изобретения является уменьшение динамической ошибки.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве выходы разрядов первого управляющего счетчика подключены к входам второи сХемы переноса кода, управляюшие входы первой и второй схем переноса кода подключены к выходам первого и второго счетчиков-делителей, входы разрядов которых подключены к вы20

xîäàì соответственно первой и второи схем переноса кода, выходы четвертой схемы переноса

Кода подключены к входам разрядов третьего счетчика-делителя, а второй вход схемы формирования временного интервала соединен с выхо25 дом второго блока управления, соединенного также с установочными входами первого и второго счетчиков-делителей и первого управляющего счетчика, с входами обнуления неуправляемых делителей частоты, третьего счетчика-делителя и

30 счетчика результата и с управляющим входом второго вентиля.

Блок-схема описываемого устройства представлена на чертеже. Устройство содержит формирователи 1 и 2 импульсов, подключенные соответственно к фазным обмоткам статора и рото35 ра асинхронного электродвигателя,: генератор

3 опорной частоты, соединенный с неуправляемым делителем 4 частоты, два последовательно ссединенных счетчика-делителя 5 и 6, два управляющих счетчика 7 и 8, подключенных счетными вхоцами к выходу делителя 4, третий счетчик-делитель 9, счетчик 10 результата, запоминающий регистр 11, четыре схемы 12 — 15 переноса кода, второй неуправляемый делитель частоты 16, подключенный к выходу счетчика 6, дра блока управления 17 и

18, осуществляющих последовательное формирование выходных импульсов с задержкой ме>кду ними на время переходного процесса, схему 19 формирования временного интервала и два вентиля 20 и 21. Выход 22 формирователя 1 подключен к входу блока управления 17, выход 23 формирователя 2 подключен к первому входу блока управления 18. Выходы 24 — 26 блока управления 17 подключены соответственно к входу обнуления регистра 11, к управляющему входу схемы 14 и к входу обнуления управляющего счетчика 8. Выходы 27 — 32 блока управления 18 подключены соответственно к первому входу схемы

19, к входу обнуления счетчика 10, к входу обнуления счетчика 9, к управляюшему входу схемы 15, к управлявшему входу вентиля 20, к установочным входам счетчиков 5 — 7 и к входам обнуления делителей 4 и 16. Выходы разрядов управляю1дего счетчика 7 подключены к входам разрядов счетчиковделителей 5 и 6 через схемы 12 и 13 переноса, управляющие входы которых подключены к выходам счетчиков-делителей 5 и 6. Выходы разрядов второго управляющего счетчика 8 подключены через схему 14 переноса к входам регистра 11, выходы разрядов которого через схему 15 переноса под ключены к входам разрядов счетчика 9, счетный вход которого через вентиль 20 подключен к выходу делителя 4, а выход подключен ко второму входу блока управления 18 и ко второму входу схемы 19, выход которой подключен к уп. равляюшему входу вентиля 21, подключенного между выходом делителя 16 и счетным входом счетчика 10 результата.

Устройство работает следуюшим образом.

Формирователи 1 и 2 импульсов выполнены так, что при переходе отрицательной и положительной полуволн напряжения каждой фазы обмоток статора и ротора через нулевой уровень в них формируются импульсы. За каждый период колебаний трехфазного напряжения на выходе формирователей образуется по шесть импульсов. Поэтому на выходах формирователей

1 и 2 образуются последовательности импульсов, следуюших соответственно с частотами f, = 61е иf =et

Р

Тогда можно записать:

< = — F, À-х,), «10 где и — скорость вращения двигателя, об/мин; р — число пар полюсов двигателя.

С выхода генератора 1 импульсы высокой опорной частоты fp поступают на вход делителя 4 с постоянным коэффициентом деления ". С выхода делителя 4 импульсы с частотой Fp = ф поступают на счетные входы счетчиков 7 и 8, а также через вентиль 20 — на счетный вход счетчика 9. В счетчике 8 производится измерение текущего периода частоты 11. По каждому импульсу f, в блоке управления 17 формируются сигналы управления, последовательно обнуляющие регистр 11, переписывающие через открытую схему 14 переноса очередной код из счетчика 8, который после этого обнуляется.

Между двумя обнулениями в счетчике 8 подсчи- тываются импульсы частоты fp и к концу очередного период Т, в нем образуется код:

Ю пропорциональный периоду частоты f,. По каждому импульсу частоты fq в блоке управления

690390

18 формируются сигналы управления, последовательно закрывающие вентиль 21 через схему

19, обнуляющие счетчик результата 10, обнуляющие счетчик 9, записывающие через схему 15 переноса обратный код Мт, из регистра ll, открывающие вентиль 20, обнуляющие делители

4 и 16 и устанавливающие в счетчик 7 "1", а в счетчики 5 и б — код 2" — 1. Первый импульс опорной частоты f0, поступающий на счетный вход счетчика 5, переполняет его и íà его 10 выходе появляется импульс, поступающий на счетный вход счетчика 6 и открывающий схему

12 переноса, через которую обратный код иэ счетчика 7 переписывается в счетчик 5. Аналогично работает и счетчик 6. Каждым импульсом переполнения на выходах счетчиков 5 и 6 текущий обратный код иэ счетчика 7 переписывается в счетчики 5 и 6 через открывающиеся схемы 12 и 13 переноса. В счетчике 7 после установки его в начальное положение сигналом от импульса частоты f q, производится интегрирование импульсов с выхода делителя 4.

Текущий код в счетчике 7 равен:

Н С+1=(о а+ = — ÎЕ У о о

1«

25 пропорциональный скорости вращения электродвигателя и численно равный при i = 1 скорости вращения, об/мин.

Устройство для измерения скорости враще45 ния асинхронного электродвигателя, содержащее два формирователя импульсов, подключенных к фазным обмоткам статора и ротора электродвигателя, генератор опорной частоты, подключенньй к входу первого неуправляемого делителя частоты и к счетному входу первого иэ двух последовательно соединенных счетчиков-делителей, два управляющих счетчика, подключенных счетными входами к выходу первого неуправляемого делителя частоты, второй неуправляемьй делитель частоты, подключенньй между выходом второго счетчика-делителя и сигнальным входом первого вентиля, подключенного выходом к счетному входу счетчит.е. код в счетчике 7 изменяется линейно во времени. Так как обратный код из счетчика 7 записывается в счетчики 5 и 6, то при поступлении на входы счетчиков 5 и 6 числа импульсов, равных записанному в него обратному коду он переполняется, следовательно, счетчики 5 и 6 работают в режиме делителей входной частоты на коэффициенты деления, равные текущему коду в счетчике 7. На выходе счетчика 5 формируется частота о

5 (+)=-—

М(Я обратно пропорциональная текущему времени.

На выходе счетчика 6 формируется частота: ® г () 1

N(+) о обратно пропорциональная квадрату текущего времени. Частота F2 (t) делится в делителе 16 на постоянный коэффициент р, равный числу пар полюсов электродвигателя. На вход вентиля 21 поступают импульсы с частотой:

«,г

Если выбрать коэффициент пропорциональности

М

=Щ, то можно записать о

F>g+)= —.— где i = 1, ..., <, .

+ y

Импульсы частоты Fz (t) интегрируются в ре-зультирующем счетчике 10 на временном интервале, на который открывается вентиль 21. Этот интервал формируется схемой 19, в качестве которой может быть использован триггер с раздельными входами. По каждому импульсу меньшей частоты f схема 19 устанавливается в положение, при котором закрывается вентиль 21. Одновременно из регистра памяти 11 через схему переноса 15 в счетчик 9 записывается обратный код Nt и открывается вентиль 20, через который на счетный вход счетчика 9 начинают поступать импульсы частоты Fo с выхода делителя 4, После поступления на вход счетчика 9 Мт импульсов он переполнится, и на его выходе сфор-, мируется импульс, который через схему 19 откроет вентиль 21. Время от начала работы счетчика 9 будет равно:

М, О т.е. равно периоду частоты. 1,.

Так как начало формирования интервала Т, совпадает с импульсом начала периода Т, а вентиль

21 открывается через Т, после начала периода

Т2 и закрывается по импульсу конца периода

Т, то интервал времени, на который открывается вентиль 21 равен Т вЂ” Т1, т,е. разности периодов. Так как начало формирования частоты Fg (t) совпадает с началом периода Т, то за время Т вЂ” Т в счетчике результата 10 образуется код:

Формула изобретения

Заказ 5955/41

Подписное

;ЦНИИПИ

Тираж 1090

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ка результата, а управляющим входом — к выходу схемы формирования временного интервала, а также четыре схемы переноса кода, запоминающий регистр, третий счетчик-делитель, второй вентиль и два блока управления, соединенные с выходами формирователей импульсов и управляющими входами третьей и четвертой схем переноса кода, причем выходы разрядов первого управляющего счетчика подключены к входам первой схемы переноса кода, а выходы разрядов второго управляющего счетчика через третью схему переноса кода подключены к входам разрядов запоминающего регистра, выходы разрядов которого подключены к входам четвертой схемы переноса кода, счетный вход третьего счетчика-делителя подключен через второй вентиль к выходу первого неуправляемого делителя частоты, а выход подключен ко .второму входу второго блока управления и к первому входу схемы формирования временного интервала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения динамической ошибки, в нем выходы разрядов первого управляющего счетчика подключены к входам второй схемы переноса кода, управляющие входы первой и второй схем переноса кода подключены к выходам первого и второго счетчиков-делителей, входы разрядов которых подключены к выходам соответственно первой и второй схем переноса кода, выходы четвертой схемы переноса кода подключены к входам разрядов третьего счетчика-делителя, а второй вход схемы формирования временного интервала соединен с выходом второго блока управления, соединенного также с установочными входами первого и второго счетчиков-делителей и первого управляющего счетчика, с входами обнуления неуправляемых делителей частоты, третьего счетчика-делителя и счетчика результата и с управляющим входом второго вентиля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе О 1. Hews Н. П. Измерение длины труб в процессе волочения. "Автоматизация и механизация", Р 11, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке

Р 2395635/18-10, кл. G 01 Р 3/48, 1976(прототип).