Устройство для измерения скорос-ти вращения асинхронного двига-теля

 

1 .,г;, .1-(-.

ИЗОБРЕТЕНИЯ ()79 452

Союз Советских

Социалистических

Республик

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву ( (22) Заявлено 15.05.78 (21) 2616575/18-10 (51) М. Кл. б 01Р 3/489 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 07,01.81. Бюллетснь № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81

Государствениык комитат

СССР по делам иэобретеиий и открытий (53) УДК 531.771 (088.8) (72) Автор изобретения и (71) заявитель

Ю. В, Калл пинков (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к измерительной и преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования скорости вращения асинхронного электродвигателя в пропорциональную ей частоту следования импульсов и для цифрового измерения скорости вращения электродвигателя в системах контроля и управления автоматизированным электроприводом.

Известны цифровые измерители скорости, содержащие датчики скорости, сопрягаемые с валом, формирователи импульсов, генератор опорной частоты, счетчики и логические блоки (1).

Недостатками известных измерителей являются ограниченное быстродействие и необходимость установки на валу двигателя специального датчика скорости, что снижает надежность системы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемым задачам является цифровой измеритель скорости вращения асинхронного электродвигателя, содержащий два формирователя импульсов, входы которых подключены к фазовым обмоткам соответственно статора и ротора электродвигателя, генератора опорной частоты, три делителя частоты, два управляемых делителя частоты, два управляющих счетчика, счетчик результата, блок вычитания импульсов, два блока управления и два блока переноса кода, причем сбросовый вход счетчика результата подключен к выходу первого делителя частоты, подключен5 ного входом к входам управляющих счетчиков и выходу третьего делителя частоты, подключенного входом к выходу генератора опорной частоты и входу второго делителя частоты, выход которого подключен к

I0 информационным входам управляемых делителей частоты, выходы которых подключены к первым входам блоков управления и к двум входам блока вычитания импульсов, выход которого подключен к счетному вхо15 ду счетчика результата, управляющие входы управляемых делителей частоты подключены через блоки переноса кода к выходам соответствующих управляющих счетчиков, вторые входы блоков управления

"0 подключены к выходам соответствующих формирователей импульсов, а выходы — ко входам сброса и управления управляемых делителей частоты, к управляющим входам блоков переноса кода и к входам сброса

25 соответствующих управляющих счетчиков (2).

Однако это устройство имеет сложную схему и ограниченную область применения, поскольку может быть использовано только

Ç0 для измерения скорости асинхронных элек794527

60

3 тродвигателей, имеющих фазную обмотку.

В промышленности же наиболее широко используются короткозамкнутые асинхронные электродвигатели.

Целью изобретения является расширение области применения и упрощение устройства, Это достигается тем, что в устройство, содержащее формирователь импульсов, подключенный к вычислительному блоку, состоящему из генератора опорной частоты, блока вычитания импульсов, трех делителей частоты, управляющего счетчика, управляемого делителя частоты, блока переноса кода и счетчика результата, введены датчик электромагнитного поля и четвертый делитель частоты, при этом датчик электромагнитного поля выполнен в виде магннточувствительного элемента, установленного нормально к потоку рассеяния ротора, вход четвертого делителя частоты подключен к входу второго делителя частоты, выход его подключен к второму входу блока вычитания импульсов и к входу третьего делителя частоты, причем входы обнуления делителей частоты объединены с входом обнуления управляющего счетчика.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит датчик электромагнитного поля 1, установленный у вала асинхронного электродвигателя нормально к потоку рассеяния ротора и подключенного ко входу формирователя импульсов 2, генератор опорной частоты 3, делителя частоты

4 — 7, управляемый делитель частоты 8, включающий счетчик-делитель 9, регистр памяти 10 и блок переноса кода 11, управляющий счетчик 12, счетчик результата 13, блок вычитания импульсов 14, блок переноса кода 15 и блок управления 16. Выход 17 формирователя импульсов 2 подключен к первому входу блока управления 16. Выход генератора 3 подключен к счетным входам делителей частоты 4 и 5. Выход делителя 4 подключен к счетным входам делителя частоты 6 и управляемого делителя частоты 8.

Выход делителя 6 подключен к второму входу блока вычитания импульсов 14 и счетному входу делителя частоты 7, выход которого подключен к сбросовому входу счетчика результата 13, счетный вход которого подключен к выходу блока вычитания импульсов, первый вход которого подключен к выходу управляемого делителя частоты 8 и ко второму входу блока управления 16, выходы которого подключены к входам сброса счетчика 12, регистра памяти 10 и делителей 4 и 5, а также к управляющим входам блоков переноса кода 11 и

15. Выход делителя 5 подключен к счетному входу управляющего счетчика 12, выходы разрядов которого подключены через блок переноса кода 15 к входам разрядов регистра памяти 10, выходы разрядов кото5

50 рого через блок переноса кода 11 подключены к входам разрядов счетчика-делителя 9.

Работает устройство следующим образом.

Частота изменения потока рассеяния ротора асинхронного электродвигателя, как фазного, так и короткозамкнутого, имеющего наибольшую величину у вала электродвигателя, равна частоте тока ротора, пропорциональной скольжению электродвигателя. Если у вала электродвигателя нормально потоку рассеяния ротора установить датчик электромагнитного поля, то на сго выходе можно получать периодически изменяющийся сигнал, частота которого будет пропорциональна частоте тока ротора.

В качестве датчика электромагнитного поля может быть использована катушка индуктивности с большим числом витков и ферромагнитным сердечником. В формирователе импульсов 2 в моменты перехода сигнала датчика 1 через нуль будут формироваться импульсы с удвоенной частотой тока ротора fi — — 2f„. В качестве датчика электромагнитного поля может быть использован также гальваномагнитный элемент, например датчик Холла, магниторезистор, магнитодиод, магнитотранзистор, магнитотиристор или комбинированный магнитоприбор. Причем датчик может быть установлен у вала как вне, так и внутри корпуса электродвигателя, что просто решает проблему взрывозащиты датчика. Как известно, скорость вращения асинхронного электродвигателя можно представить в виде частоты сигнала, численно равной скорости вращения двигателя в единицах оборотов в минуту, с помощью зависимости .=У„= "(f.— f,), (1) гда f, и /р — частота тока статора и ротора; р — число пар полюсов.

Частота сети f, в современных объединенных энергосистемах поддерживается с точностью + 0,2%, поэтому погрешность, вносимая изменением частоты сети, для измерения скорости многих механизмов оказывается малой. Принимая f,=const, можно сформировать первый член выражения (1) с помощью частоты опорного генератора, приравняв (для (, =50 Гц), 60 300 к1 р р откуда коэффициент деления делителя частоты на выходе генератора будет равен у. for

300

Для измерения скорости вращения электродвигателей с разным числом полюсов р удобнее иметь делитель частоты 4 с перестраиваемым коэффициентом деления р.

794527

Тогда коэффициент деления делителя частоты 6, на вход которого поступают импульсы с частотой, будет равен

fî

fo

При этом на выходе делителя частоты 6 будет образовываться частота р 300/о 60

10 в — ./с

P fo P т. е. равная первому члену в зависимости (1). Второй член выражения (1) образуется с помощью умножителя частоты, образованного генератором 3, делителями частоты 4 и 5, управляющим счетчиком 12, управляемым делителем частоты 8 и блоком управления — распределителем импульсов

16. Импульсы высокой опорной частоты /О с выхода генератора 3 поступают через делитель частоты 5 на счетный вход управляющего счетчика 12, где они суммируются на временных интервалах, равных периодам частоты с выхода формирователя 2, т. е.

Т,=

Л

Эти интервалы формируются подачей на сбросовый вход счетчика 12 импульсов управления с блока 16, на вход 17 которого поступают импульсы с выхода формирователя 2. За время Т1 в счетчике 12 образуется код

35 где К2 — коэффициент деления делителя 5.

Перед каждым сбросом счетчика 12 код

Nzr из него переносится через блок 15 в предварительно очищенный регистр памяти

10 управляемого делителя частоты 8. Код 40

Л т1 является переменным коэффициентом деления частоты /о/р, поступающей на вход делителя 8 с выхода делителя 4. На выходе управляемого делителя частоты 8 образуется последовательность импульсов с ча- 45 стотой

fo 2Ко р о о /.

Р 1 т1 Р

Для того, чтобы частота Fr была численно равна второму члену зависимости (1), не- 50 обходимо выполнение равенства

60 2К, — f = — f

P P P откуда коэффициент деления делителя 5 будет равен К =30. Последовательности импульсов с частотами Fr и F с выходов делителей 6 и 8 поступают на входы блока вычитания импульсов 14, на выходе которого формируется последовательность импульсов с частотой

60 живых / в +) (fo fð — <)1

P численно равной скорости вращения электродвигателя в единицах оборотов в мину- 65

6 ту. Частота /„„может быть использована в качестве сигнала обратной связи по скорости в системах автоматизированного электропривода. Импульсы этой частоты, суммируясь в счетчике результата 13 за эталонный временной интервал Тизы, образуют на выходах разрядов счетчика код вых = ./вых 7изм> численно равный при Тызя — 1 скорости вращения электродвигателя в об/мин. Эталонный интервал образуется подачей на вход сброса счетчика 13 импульсов с выхода делителя 7, подключенного к выходу делителя 6. Коэффициент деления делителя 7 находится из выражения

F зоо

Кз P Кз и равен

< 300

Для повышения точности измерения и дискретности выходной частоты необходимо увеличить коэффициенты деления К2 и Кз делителей 5 и 7 в 10 раз, уменьшив во столько же раз коэффициент деления К1 делителя 6. Тогда выходная частота будет равна

f,„„ = 10 и.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости вращения асинхронного двигателя, содержащее формирователь импульсов, подключенный к вычислительному блоку, состоящему из генератора опорной частоты, блока вычитания импульсов, трех делителей частоты, управляющего счетчика, управляемого делителя частоты, блока переноса кода и счетчика результата, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и упрощения вычислительного блока, в него введены датчик электромагнитного поля и четвертый делитель частоты, при этом датчик электромагнитного поля выполнен в виде магниточувствительного элемента, установленного нормально к потоку рассеяния ротора, а вход четвертого делителя частоты подключен к входу второго делителя частоты, выход его подключен ко второму входу блока вычитания импульсов и к входу третьего делителя частоты, причем входы обнуления делителей частоты объединены с входом обнуления управляющего счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Богорад Г. 3., Киблицкий В. А. Цифровые регуляторы и измерители скорости.—

М., 1967, с. 8 — 40.

2. Авторское свидетельство СССР № 632956, кл. G 01 Р 3/48, 02.07.76 (прототип) .

Редактор T. Клюкина

Составитель Е. Швецов

Техред И. Пенчко

Корректор О. Силуянова

Заказ 2718/11 Изд. № 120 Тираж 915 Подписное

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

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2