Устройство для измерения кпд и потребляемой механической мощности тягового генератора

 

О П И С А Н И Е „,;972277

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗЬ6РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.02.81 (21) 3250471!18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл

G01 L3/24

Государственный комитет

СССР

Опчбликовано 07.11.82. Бюллетень № 41 (53) УДК531.781 (088.8) ло делам нзобретеннй н открытий

Дата опубликования описания 17.11.82

E. Г. Заславский, В. Л. Бенин, Г. Д. Толчин

А. Н. Борисенко, И. Д. Половинкин, И. 1(. Соколовский и А. Г. Данович

<1 А CHI11III.

; Р- Д КьЕ„» 1; Я е йуИ< ПК

II (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КПД

И ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ

ТЯГОВОГО ГEHEPATOPA

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения КПД и потребляемой механической мощности тягового генератора.

Известно устройство для измерения мощности на валу двигателя, которое содержит измерительный мост, первый и второй усилители, конденсаторный преобразователь частоты в напряжение, датчик частоты вращения вала и формирователь.

Измерительный мост включен своим входом в одну из фаз ротора, а выходом через первый усилитель связан с вторым входом блока умножения. Конденсаторный преобразователь частоты в напряжение подсоединен через формирователь к датчику частоты врашения вала и к последовательно соединенным выходам блока умножения и делителя напряжения через второй усилитель (1) .

К недостаткам таких устройств относится низкая точность измерения, обусловленная тем, что в них отсутствует блок моделирования механических потерь, которые не учитываются при моделировании КПД машины.

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является устройство для измерения мощности на валу электрической машины, которое содержит электрически соединенные с электрической машинойой измеритель активной электри ц ской мощности и блок, моделирующий KI13, »ашины в функции ее тока нагрузки. Выходы измерителя активной электрической мощности и блока, моделирующего КПД машины, подключены к входу множительного блока, выход которого соединен с одним входом блока алгебраического суммирования мощности, выполненного в виде уравновешенного моста. Регистрирующий прибор включен в одно из плеч моста, соединенного с переключающими контактами. Другой вход блока алгебраического суммирования мошностей соединен с выходом блока моделирования механических потерь мощности в машине в зависимости от скорости вращения ее вала, включаюшего в себя датчик скорости врашения вала, подключенный к нелинейному устройству, напряжение на выходе которого пропорционально механическим потерям в электрической»ашине при ее работе (2) .

972277

4 ходу измерителя 2 активной электрической мощности, а выход — через масштабное звено 13 с коэффициентом передачи 0,0! связан с входом второго блока 14 памяти.

Выход второго блока 14 памяти подключен к второму входу блока 11 умножения, выход которого соединен с вторым входом сумматора 5. Выход сумматора 5 подключен к первому регистратору 15. Первый и второй входь1 третьего делительного устройства 16 соединены соответственно с выходами измерителя 2 активной электрической мощности и сумматора 5. Выход третьего делительного устройства 16 подключен к второму регистратору 17.

Устройство работает следующим образом.

На выходе блока 2 измерителя активной мощности при работе генератора появляется напряжение Uz, пропорциональное величине мощности Ротд

2 К2 отд где К вЂ” коэффициент йередачи датчика мощности.

На выходе блока 3, моделирующего КПД генератора в функции тока нагрузки, появляется напряжение U>, пропорциональное

КПД генератора

У8 Квх Uz К8х Кбхuf„

К недостаткам известного устройства также относится низкая точность измерения

КПД и мощности на валу приводного двигателя электрической машины.

Цель изобретения — повышение точности измерения КПД и потребляемой механической мощности тягового генератора за с - т учета ссютношения электрических " механических потерь.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены второй регистратор, три делительных блока, два ключа, два блока памяти, блок возведения в степень и масштабное звено, причем выход измерителя активной мощности подключен к первому входу первого делительного блока, выход блока моделирования КПД подключен к второму входу первого делительного блока, выход которого подключен к первому входу сумматора, а выход тахогенератора подключен соответственно к первому входу второго делительного блока и входу первого ключа, выход которого через первый блок памяти подключен к второму входу второго делительного блока, выход которого через блок возведения в степень подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого связан с выходом измерителя активной мощности через последовательно соединенные второй ключ, масштабное звено и второй блок памяти, выход блока умножения подключен к второму входу сумматора, выход которого подключен соответственно к первом рсгистратору и второму входу третьего де.ivтельного блока, первый вход которого подключен к выходу измерителя активной мощности, а выход третьего делительного блока соединен с вторым регистратором.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит электрически связанный с тяговым генератором 1 измеритель 2 активной электрической мощности и блок 3, моделирующий КПД генератора в функции тока нагрузки.

Первый и второй входы первого делительного блока 4 подключены соответственно к выходу измерителя 2 активной электрической мошности и выходу блока 3, моделирующего КПД генератора в функции тока нагрузки. Выход первого делпельного блока 4 соединен с первым входом сумматора 5. Механически связанный с валом тягового генератора 1 тахогенератор 6 подключен к входу первого ключа 7, выход котор.>ro соединен с входом первого бл:>ка 8 памяти.

Первый и второй входы второго делительно. го блока 9 подключены соответственно к тахогенератору 6 и выходу первого блока 8 памяти, а выход — к входу блока 10 возведения в степень 1, 6. Выход блока 10 возведения в степень 1, 6 подключен к первому входу блока Г1 умножения. Вход второго ключа 12, включаемого при работе генератора на номинальном режиме, подключен к вы5

З0

"з 1 з !э н) где Кз — коэффициент преобразования блока, моделируюшего КПД генератора в функции тока нагрузки 1 (1„).

Указанные напряжения U2 и U поступают на вход первого делительного блока 4, на выходе которого появляется напряжение

1.!2 К2 РОТЛ з з " Чэ(н) которое поступает на первый вход сумматора 5, с выхода тахогенератора 6 снимается напряжение Б!в, пропорциональное скорости вращения вала Бв — — КвХЫ, где К вЂ” коэффициент преобразования блока.

Напряжение U поступает соответственно на вход первого ключа 7, включаемого при работе данного генератора на номинальном режиме, и первый вход второго делительного блока 9, причем для правильной работы устройства первый режим работы тягового генератора, при котором происходят измерения, должен быть номинальный, а потом все остальные.

На номинальном режиме ключ 7 замыкается и напряжение Ьв — — К0)(GJ поступает на первый блок 8 памяти. где Кв — коэффициент передачи блока.

Напряжение UB запоминается и на всех частичных режимах, тоже постулает на втоФормула изобретения

50! (16 ХКг >х Р>> «Л

97227 рой вход второго делительного блока 9, на выходе блока 9 появляется напряжение

U=K x 6=Kx 6 = X

К хcd К cJ

9 9

1 8 Кв" > 6" < н К8 ион причем на номинальном режиме cd = Ы„и 5

U9 — — — - -, где К9 — коэффициент передаK

1 8 чи блока.

Напряжение V9 поступает на вход блока 10 возведения в степень 1,6 с выхода снимается напряжение

16 16«0 где Ки — коэффициент преобразования блока.

Напряжение Цо поступает на первый вход множительного блока 11. На второй ключ 12 поступает напряжение Uz —— Kz Х Ротд. второй ключ 12 включается при работе данного генератора на номинальном режиU2 = Kz Х Ротд и постУпает На вход масштабного звена 13 с коэффициентом передачи = 0,01, на выходе возникает напряжение Цз Vz = Х Кг Х Ротд.

= Кг X Р>««1, „X 001, поступающее на второй блок 14 памяти. С выхода блока снимается

U« =К14 XU» =К14 ХК2X p«>ÄX0,01, поступающее на второй вход блока 11 ум- 25 ножения, с выхода которого снимается напряжение 1,6 /у >,1,6

u„=-Кцхи1охц,=КпхК1ох ) x — ) >K,4" х Kzх Ротд нх 0,01 =Кгх K1pX — Х!(11У К1 х

1 8 то i1,6 х О,О1 Ротд „Х вЂ”, м„) поступающее на второй вход сумматора 5, с выхода которого снимается напряжение

U5 ) г Ротд. 15 >х5 (U4 >->11 х 1 5 + гхоз«ох 35 ь «! ("н) С, 16 н,1,6 К„Кг х — х К>1 х К>4 х 0> 01 Ротд н х — = х о л. +K5 Kz К1о Ки К14 х ) х 0,0! Pp«g.Äx 40

Чэ(н1 8

—;„) = 11> п„1, поступающее соответственно на первый регистратор 15 и второй вход третьего делительного блока 16. С выхода последнего снимается напряжение U16 .

VI6= > -16

+ 16 K2 Pc>q ! 5 2 отЛ. х K5K2K>оКнК14 ф — х 0,01Ро«дн!-1

1 ъ «1эЮ

ГК9Ъ1ь Х ПКпКпКщхпКн >к-) Х 0,0>>îòäè Q .

=1(>1)

Полученный сигнал U5 по (1) пропорционален потребляемой механической мощности тягового генератора, следовательно, показания первого регистратора 15 представляют собой его потребляемую мощнocтb.

Полученный сигнал U>6 по (2) пропорционален КПД тягового генератора, следовательно, показания второго регистратора 17 представляют собой КПД тягового генератора.

Измеряя мощность механических потерь на номинальном режиме как !о/о отдаваемой электрической мощности генератора, учитывают и влияние температуры на вязкость смазки подшипников, и изменяющиеся в процессе эксплуатации потери от трения щеток о коллектор.

Таким образом, по сравнению с известными предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность измерения КПД и механической мощности генератора, в широком диапазоне изменяет режимы его работы (частота вращения, отдаваемая мощность) и более точно учитывает механические потери в зависимости от типа тягового генератора.

Устройство для измерения КПД и потребляемой механической мощности тягового генератора, содержащее тахогенератор, механически связанный с валом тягового генератора, выход которого связан с входами измерителя активной мощности генератора и блока моделирования КПД генератора в функции тока нагрузки, блок умножения, сумматор и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет учета соотношений электрических и механических потерь, в него введены второй регистратор, три делительных блока, два ключа, два блока памяти, блок возведения в степень и масштабное звено, причем выход измерителя активной мощности подключен к первому входу первого делительного блока, выход блока моделирования

КПД подключен к второму входу первого делительного блока, выход которого подключен к первому входу сумматора, а выход тахогенератора подключен соответственно к первому входу второго делительного блока и входу первого ключа, выход которого через первый блок памяти подключен к второму входу второго делительного блока, выход которого через блок возведения в степень подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого связан с выходом измерителя активной мощности через последовательно соединенные второй ключ, масштабное звено и второй блок памяти, выход блока умножения подключен к второму входу сумматора, выход которого подключен соответственно к первому регистратору и второму входу третьего делительного блока, первый вход которого подключен к вы972277 ходу изм< рптсли 1ктиввой мощности, а выход третье-:о дели тельного блока соединен с вторым регистратором.

Источники информации, прина "l>IU во вним )ние при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ,Л 682775, кл. G 01 L 3/10, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР № 697817, кл. G L 3/10, 25.11.79 (прототип) .

Составитель Н. Вовчук

Редактор I.Филь Техред И. Верес Корректор Г. Решетняк

Заказ 7669/29 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР оо делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПГIП .«Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4