Измеритель скорости вращения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11853547 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 17.04. 79 (21) 2754116/18 — 10 (51)M. Кд.

G 01 P 3/46 с присоединением заявки №

1есудерстевиимй комитет (23) Приоритет во делам изооретеиий и открытий

Опубликовано 07.08. 81. Беллетень ¹ 29 (53) УЙК6 1. 317. . 39: 531. 77 (088.8) Дата опубликования описания 09.08.81 (72) Авторы изобретения

Б.Н. Каржавов, В.Н. Бродовский, К.П. Ерошина и E.Ã. Швецов (7I) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к технике контроля и регулирования и может быть использовано для точного преобразования скорости вращения различного рода машин и механизмов в пропорциональный электрический сигнал.

В настоящее время для преобразования скорости враг ния в электрический сигнал широко используются аналоговые датчики скорости электромашинного ти10 па. Они выполнены в виде электрических машин переменного тока и содержат магнитопроводы ротора и статора обмотки возбуждения и выходные обмотки.

К числу недостатков этих датчиков

15 скорости следует отнести нелинейность выходной характеристики, различного рода пульсации в выходном напряжении и недостаточную для современных систем контроля и регулирования точность.

Стремление повысить точность измерителей скорости привело к созданию датчиков, выполненных на двух электрических машинах переменного тока 111 .

Наиболее близок к предлагаемому измеритель скорости вращения 2, содержащий две асинхронные электрические машины, роторы которых жестко связаны друг с другом и стыкуются с исследуемым валом. Обмотки возбуждения электрических машин для создания вращающегося магнитного поля выполнены трехфазными и подключены к источнику питания с прямым и обратным чередованием фаз, а однофазные обмотки машин подключены ко входам двух выпрямителей, выходам которых подключена схема вычитания.

Так как выпрямители однофазные, то для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения в известном устройстве требуется фильтр с большой постоянной времени, что ухудшает динамические качества измерителя скорости. При фильтре с малой постоянной времени сужается диапазон измерений из-за ухудшения соотношения сигнал/помеха.

3 85354

Це.ль изобретения — улучшение динамических свойств и расширение диапазона измерений измерителя скорости.

Поставленная цель достигается -.ем, что в известном измерителе скорости статоры эпектрических машин переменного тока развернуты один относительно другого на 90, однофазные обмотки подключены к источнику питания и в измеритель дополнительно введено по 1О

m суммирующих схем, при этом к входам суммирующих схем первой группы подключены одноименные, а к входам суммирующих схем второй группы — разно именные фазы обеих электрических машин, а выходы суммирующих схем под1ключены к входам выпрямителей.

Для электрических машин с m, кратным трем, к входам суммирующих схем второй группы подключены:n íûå фазы 20 первой электрической машины и ll +— и И + фазы второй машины, где

1 c. p (.3.

Для электрических машин с трехфазными выходными обмотками схемы сумми- 25 рования выполнены на резисторах, а к выходам суммирующих схем первой группы дополнительно подключены симметрирующие резисторы, общая точка которых соединена с общей шиной выпрями-. 3О телей.

Устройство и принцип действия измерителя скорости поясняются схемами, представленными на фиг. 1 и 2.

Как видно из фиг. 1, измеритель скорости вращения состоит из двух электрических машин 1 и 2 переменного тока, роторы которых жестко связаны друг с другом, а статоры развернуты на 90Г относительно друг друга. Одно- » О фазные обмотки возбуждения И и Иб подключены к источнику питания 3, напряжения которого U. и 0„ ортогональо о ны друг другу.

В общем случае каждая. электрическая машина может иметь m-фазные выходные обмотки, которые подключаются к входам двух групп 4 и 5 суммирующих схем 6. Каждая группа содержит rro m схрМ суммирования. К входам первой группы суммирующих схем подключаются одноименные фазы первой и второй электрических машин 1 — l 2 -2 и т.д., а к входам второй группы — разноименные, те. 1 -гп; 2 - (ю -1) и тд.

Выходы схем суммирования обеих групп подключаются к входам выпрямителей 7 и 8, которые также должны выполняться

7 ф

m ôàçíûìH. Выходы выпрямителей подключаются к схеме вычитания 9, выход которой является выходом измерителя скорости воащеггия, Наиболее распространенными в технике являются электрические машины, число фаз которых кратно трем, т.е. трехфазные, шестифазные и, в общем случае, m-фазные. Для этих машин суммирующие схемы второй группы должны иметь по три входа, и порядок подключения разноименных фаз должен быть следующим: к л-ной суммирующей схеме подключаются и-ная фаза первой элект— рической машины и и +- -я и и + †-я ггт пг 3 и фазы второй. Например, для шестифазной электрической машины к первой схеме суммирования подключаются 1„ -3 -5< фазы машин, к второй схеме 2 -4 -6 фазы и т.д.

Наиболее наглядно порядок подклю— чения фаз электрических машин можно показать на примере схемы для двух трехфазных машин, представленной на фиг. 2. В этом ггримере обе группы суммирующих схем выполнены на резисторах Rl-R<5, а трехфазные выпрямители — на диодах Д!-gl2. Как видно из этой схемы, на входе первой суммирующей схемы первой группы (резисторы

R2 и Rll) подключены одноименные фазы

А! и А обеих машин, на входе второй схемы (резисторы R4 и R13) — фазы В„ и В и т.д. На входе первой суммирующей схемы второй группы (резисторы

R10, R7 и R6) подключены фаза А! первой машины и фазы Вг и С вторт машины, на входе второй схемы (резисторы R12, R9 и Rl) — фаза В первой машины и фазы Со и А второй машины и т.д.

Принцип действия измерителя скорости, иоясняемый на примере трехфазных машин, состоит в следующем.

При угловой скорости Я = 0 в зависимости от углового положения роторов в выходных обмотках обеих электрических машин индуктируются напряжео ния, сдвинутые по фазе на 90, а в пространстве — на 120С . При этом зч счет разворота статоров фазные напряжения машин сдвинуты на 90О в пространстве. Схемы сложения на резисторах обеспечивают такое сложение токов в фазах, что на их выходах, т.е. на входах выпрямителей гг Ь„ с„ и а 3 с, образуются две трехфазные системы напряжений, амплитуды которых постоянны

5 8535 по величине и при g. = 0 равны между собой. После выпрямления и фильтрации на выходе схемы вычитания эти напряжения дают нулевой сигнал.

Так как выходные сопротивления пер- > вой и второй групп суммирующих схем неодинаковы (сложение на двух резис;торах в первой группе, а во второй— на трех резисторах), то для выравнивания начальных напряжений приР = 0 к ig выходам первой группы суммирующих схем дополнительно подключены симметрирующие резисторы R 16-%18 общая точка которых соединена с общей шиной выпрямителей. 15

При угловой скоростиЯ,Ф 0 в зависимости от направления вращения роторов скорость вращения векторов одной из трехфазных систем напряжений увеличивается по величину угловой механичес- ро кой скорости, а другой системы — на эту же величину уменьшается. Это приводит к тому., что напряжение на выходе одного выпрямителя увеличивается, а на выходе другого — уменьшается. На 25 выходе схемы вычитания получается при этом удвоенная величина приращений, которая строго пропорциональна угловой скорости вращения роторов, а; ее знак соответствует направлению ЗО, вращения.

Экспериментальные испытания измерителя скорости вращения, в котором в качестве электрических машин были использованы бесконтактные сельси- ны типа БД-160А, показали, что точность преобразования скорости в электрический сигнал составляет 0,1-0,27. при постоянной времени фильтра, которая в 40-50 раз меньше, чем в известо ном устройстве. переменного тока, роторы которых жестко связаны между собой, а на статорах размещены однофазные и и)-фазные обмотки, источник питания, два выпрямителя и схему вычитания, подключенную к выходам выпрямителей, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения динамических свойств и расширения диапазона измерений, статоры электрических машин развернуты один относительно другого на 90, однофазные обмотки подключены к источнику питания и в измеритель дополнительно введены две группы по п суммирующих схем, при этом к входам суммирующих схем первой группы подключены одноименные, а к .входам суммирующих схем второй группы — разноименные фазы обеих электрических машин, а выходы суммирующих схем подключены к входам выпрямителей.

2. Измеритель по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что для электричес1 ких машин с m, кратным трем, к входам суммирующих схем второй группы подключены и-ные фазы первой электрической М Яm машины и n + и и + — фазы второй, где 14 n(m.

3. Измеритель по п. 2, о т л и ч аю шийся тем, что для электрических машин с трезфазными обмотками схемы суммирования выполнены на резисторах, а к выходам суммирующих схем первой группы дополнительно подключены симметрирующие резисторы, общая точка которых соединена с общей шиной выпрямителей

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Формула изобретения

l. Измеритель скорости вращения, содержащий две электрические машины

1. Авторское свидетельство СССР

11- 173485, кл. G 01 Р 3/46, 1965.

2. Заявка N 2482999, 4s кл. G 01 Р 3/46, 19?7, по которой при.нято решение о выдаче авторского свидетельства (прототип).