Устройство для определения характеристик гистерезисного электропривода

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГИСТЕРЕЗИСНОГО ЭЛЕКТРО- ПРИВОДА(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам, управления гистерезисными электроприводами. Цель изобретения - повышение точности определения совокупности электромеханических и электромагнитных характеристик в статических и динамических режимах управления гистерезисным электродвигателем (ГЭ). Устройство позволяет получить совокупность внешних и внутренних характеристик ГЭ, представление все величин в относительных единицах позволяет выполнять задачи анализа и синтеза электропривода. Устройство представляет возможность исследования ГЭ при различных переходных процессах, вызванных изменениями в системе питания, в нагрузке, поэтапное определение любого процесса с фиксацией всей системы преобразования в любом состоянии на неограниченное время. В устройстве исключены влияния ненаблюдаемых и йеконтактиру- емых явлений - изменение трения в одшипнике, нагрев элементов. 8 ил. х п ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт(56) Марков Ю.Г. Исследование и методы расчета синхронного режимагистерезисно-реактивнога электродвигателя, Дис, М., МЭИ, 1975,с. 37-60.Делекторский Б.А Мастяев Н.З,Тарасов В,И, Способы и средства управления гистерезисным двигателемв синхронном режиме. Отчет по ИЭИНИР И гос, рег, У 05330, 1973,с, 43-65,Мастяев Н.З Орлов И.Н. Гистерезисные электродвигатели. Ч 1.М., МЭИ, 1963.Делекторский Б.А., Тарасов В.Н.Управляемый гистерезисный привод.М,: Энергоатомиздат, 1983. 8012512 Т 6 А 1тирующих статор-ротор, а также обработка результатов в параллельном цикле значительно повышает точ-. ность измерения.Использование модели позволяет сократить время проектирования и натурного моделирования с изготовле-. нием вариантов требуемого устройства, что в условиях глелкосерийности и частотой смены технических заданий 1 О в гироскопической области применения гистерезисного привода может дать существенную экономию.Использование модели при обработке больших систем многодвигательных электроприводов с единичными установленными мощностями источников в сотни и более киловольтампер позволяет исключить или уменьшить время натурного моделирования. Поскольку 0 последнее проводится только на реальных образцах участок, цех, использующих многодвигательный электропривод), то это позволяет не останавливать основное производ- .5 ство, что дает значительную экономию. Ф о р м у л а изобретенияустройство цля определения характеристик гистерезисного электропривода, содержащее электрическую модель статорной цепи гистерезисного электродвигателя, подключенную основными разными входами к выходам преобразователя частоты, снабженно го задающим генератором, каналами регулирования частоты, напряжения и импульсного намагничивания, Функциональнымпреобразователем частота - напряжение , блоком управления 40 и первым выходным усилителем, о тл и ч а ю щ е е с я тем, чтоцелью повышения точности определения совокупности электромеханических и электромагнитных характерис- д ти(,.в него введены Формирователь пространственных кривых распределения индукции и напряженности ротора на полюсном делении., снабженный входами задания модуля И частоты 50 магнитодвижущей силы ротора ги двумя группами выходов соответственно с мгновенными значениями ин дукции и напряженности в элементах полюсного деления ротора, блок преобразования мгновенных электрических величин статора, снабженный Формирователем опорной вращающейся системы координат, Формирователем результирующего вектора тока ротора с двумя выходами и первым определителем угла сдвига, блок преобразования магнитных величин ротора, снабженный определителем первой пространственной гармоники индукции ротора, определителем первой пространственной гармоники напряженности ротора, вторым определителем угла сдвига, определителем параметров схемы замещения ротора и определителем модуля и Фазы результирующей ЗДС ротора, блок определения электромагнитного момента, источник синусоидальных сигналов на базе преобразователя частоты с каналом регулирования напряжения, снабженным управляющим входом, с каналом регулирования частоты, снабженным управляющим и синхронизирующим входами, и вторым выходным усилителем, датчики эк 1- вивалентных Фазных токов ротора, задатчнк скольжения, блок преобразования частоты в угол и сумматор, а электрическая модель статорной цепи гистерезисного электродвигателя снабжена дополнительными фазными входами, подключенными через соответствующие датчики эквивалентных Фазных токов ротора к выходам исФточника синусоидальных сигналов, при этом выход задатчика скольжения через блок преобразования частоты в угол подключен к одному из входов сумматора, другой вход которого соединен с выходом первого определителя угла сдвига, выход задающего генератора подключен к входу, Формирователя опорной вращающейся системы координат, выхбды датчиков эквивалентных Фазных токов ротора подключены к соответствующим входам Формирователя результирующего вектора тока ротора, первый выхоц кото" рого и выход Формирователя опорной вращающейся системы координат подключены к входам первого определителя угла сдвига, вьход сумматора подключен к входу задания частоты магнитодвижущей силы ротора Формирователя пространственных кривых распределения индукции и напряженности ротора на полюсном делении, вход задания модуля магнитодвижущей силы ротора которого объединен с одним из входов определителя модуля и фазы результирующей ЭДС ротора и1251 подключен к второму выходу формирователя результирующего вектора тока ротора, выходы формирователя пространственных кривых распределения индукции и напряженности ротора наС полюсном делении подключены к входам соответствующих определителей первых пространственных гармоник индукции и напряженности ротора, первые выходы которых подключены к по О парно объединенным первым двум входам определителя параметров схемы замещения ротора и блока определения электромагнитного момента, вторые и третьи входы определителей первых пространственных гармоник индукции и напряженности ротора подключены к соответствующим входам второ 226 20 го определителя угла сдвига, выход которого подключен к объединенным между собой третьим входом определителя параметров схемы замещения ротора и блока определения электромагнитного момента, выход определителя параметров схемы замещения ротора подключен к другому входу определителя модуля и фазы результирующейЭДС ротора, выходы которого подключены к одноименным управляющим вхог дам каналов регулирования напряжения и частоты источника синусоидальных сигналов, а синхронизирующий вход указанного канала регулированиячастоты подключен к выходу задающего генератора,Тираж 631 Подписносударственного комитета СССРлам изобретений и открытийа, Ж, Раушская наб д,4/540 Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления гистерезисными электроприводами, оно может быть использовано самоСтоятельно на стадии проектирования управляемых гистерезисных электронриводов для определения и оптимизации характеристик злектроприво да, а также как составная часть замкнутой по выходному параметру системы автоматического управления электроприводом,Цель изобретения - повьпдениеточности определения совокупностиэлектромеханических и электромагнитных характеристик в статических идинамических режимах управлениягистерезисным электродвигателем,На фиг.1 представлена Функциональная схема устройства для определения характеристик гистерезисного электропривода; на Фиг.2 - схема электрической модели статорнойцепи гистерезисного электродвигателя; на Фиг.З и 4 - функциональныесхемы вариантов выполнения Формирователя пространственных кривых распределения индукции и напряженности ротора на полюсном делении; наФиг 5 - функциональная схема преобразования магнитных величин ротора;на Фиг,6 - функциональная схемапреобразования мгновенных электрических величин статора; на фиг. 7и 8 - схема замещения и векторнаядиаграмма гистерезисного электродвигателя. Устройство для определения характеристик гистерезисного электро- привода содержит электрическую модель 1 (фиг.1) статорной цепи гнстерезисного электродвигателя, подключенную основными фазными входами 2 к выходам преобразователя частоты 3, снабженного задающим генератором 4, каналами регулирования частоты, нап ряжения и импульсного намагничивания 5, 6 и 7 соответственно, Функциональным преобразователем частота напряжение 8, блоком управления 9 и первым выходным усилителем 10.В устройство для определения характеристик гистерезисного электро- привода введены формирователь 11 пространственных кривых распределения индукции и напряженности ротора на полюсном делении, снабженный входом задания модуля 12 н вхоцом 1 О 15 2 О 25 1 Д 35 задания частоть. 13 маглптодяижущей силы ротора и двумя группами выходов 14, 15 соответственно с мгновенными значениями индукции и напряженно ти в элементах полюсного деления ротора, блок 16 преобразования мгновенных электрических величин статора, снабженный формирователем 7 опорной вращающейся системы координат, формирователем 18 результирующего вектора тока ротора с двумя выходами и первым определителем угла сдвига 19, блок 20 преобразования магнитных величин ротора, снабженный определителем 21 первой пространственной гармоники индукции ротора, определителем 22 первой простран" ственной гармоники напряженности ротора, вторым определителем угла сдвига 23, определителем 24 параметров схемы замещения ротора и определителем 25 модуля и фазы резуль - тирующей ЭДС ротора, блок определения э ектромагпитного момента 26, исто ,ик синусоидальных сигналов 27 на базе преобразователя частоты с каналом регулирования напряжения 28, снабженным управляющим входом, с каналом регулирования частоты 29, снабженным, управляющим и синхронизирующим входами, и вторым выходнь 1 м усилителем ЗО, датчики 31 эквивалентных Фазных токов ротора, задатчик скольжения 32, блок преобразования частоты в угол 33 и сумматор 34.Электрическая модель 1 статорной цепи гистерезисного электродвигателя снабжена дополнительными Фазными входами 35, подключенными через соответствующие датчики 31 эквивалентных фазных токов ротора к выходам источника синусоидальных сигналов 27. Выход задатчика скольжения 32 через блок преобразования частоты в угол 33 подключен к одному из входов сумматора 34, другой вход которого соединен с выходом первого определителя угла сдвига 19. Выход задающего генератора 4 подключен к входу формирователя 17 опорной вращающейся системы координат. Выходы датчиков 31 эквивалентных фазных токов ротора подключены к соответствующим входам формирователя 18 результирующего вектора гока ротора, первый выход которого и выход Формирователя 171 О 35 40 формирователь 11 пространственныхкривых распределения индукции и напряжения ротора на полюсном делении 55 опорной вращающейся системы координат подключены к входам первого определителя угла сдвига 19.Выход сумматора 34 подключен к входу задания частоты 13 магнитодвижупей силы ротора Формирователя 11 пространственных кривых распределения индукции и напряженности ротора на полюсном делении, вход задания модуля 12 магнитодвижущей силы ротора которого объединен с одним из входов определителя 25 модуля и Фазы результирующей ЭДС ротора и подключен к второму выходу формирователя 18 результирующего вектора тока ротора.Выходы формирователя 11 пространственных кривых распределения индукции и напряженности ротора на полюсном делении подключены к входам соответствующих определителей 21 и 22 первых пространственных гармоник индукции и напряженности ротора, первые выходы которых подключены к попарно объединенным первым двум входам определителя 24 параметров схемы замещения ротора и блока определения электромагнит. - ного момента 26.Выход определителя 24 параметров схемы замещения ротора подключен к другому входу определителя 25 модуля и фазы результирующей ЭДС ротора,выходы которого подключены к одноименным управляющим входам каналов регулирования напряжения 28 и частоты 29 источника синусоидальных сигналов 27. Синхронизирующий вход ука"мзанного канала регулирования частоты 29 подключен к выходу задающего генератора 4. Электрическая модель 1 статорнойцепи гистерезисного электродвигателя содержит в каждой фазе резисторы 36, 37 и катушки индуктивности 38,39, 40 (фиг.2), соединенные по Тобразной схеме замещения гистерезисного электродвигателя.3 содержит по первому варианту(Фиг.3) постоянные программируемые запоминающие устройства 41, по числу Ю элементов разбиения полюсногоделения, входы которых объединеныи соединены с входом задания частоты 13 магнитодвижущей силы ротора,20 25 30 а выходы соединены с соответствующими блоками масштабирования амплитуды 42, вторые входы которых подключены к входу задания модуля 1 2, а выходы через блоки сравнения 43 и усилители 44 соединены с намагничивающими обмотками 45, размещенными в намагничивающих установках, содержащих в замкнутом магнитопроводе элементы материала ротора 46 гистерезисного электродвигателя. Усилители 44 охвачены обратной связью по току путем соединения датчиков токов 47 со вторыми входами блока сравнения 43. На магнитопроводах элементов материала ротора размещены датчики 48 измерения индукции В,1 У Вр , Вр и напряженности 49 соответственно Н , Но , Н , Выходы уйомя 2 1 Ннутых датчиков подключены к двум группам выходов 14 и 15, формирующих соответственно кривые распределения индукции Вр (Юр) и напряженностиН (у) в элементах полюсного деленияротора с , разделенного на Н частей,Данный вариант формирователя 11пространственных кривых распределенияиндукции и напряженности ротора на.полюсном делении моделирует роторпутем набора полюсного деления надискретных элементах, каждый из которых перемагничивается током, отличающийся в любой момент времени масштабным коэффициентом, задаваемымкривой распределения магнитодвижущейсилы, запрограммированной в блоках41, Этот вариант является универсальным, так как позволяет произвольно менять материал ротора и задавать любую пространственную кривую распределения магнитодвижущей силы.Другой вариант формирователя 11 пространственных кривых распределения индукции и напряженности ротора на полюсном делении (фиг.4) содержит реальную ш-Фазную гистерезисную машину со статором 50 и заторможенным ротором 51. Обмотки статора подключены к источнику тока 52, Формирующему ш-Фазную систему гармонических токов, изменяющихся по заданной частоте, определяемой сигналом с входа заданиячастоты 13 и модулем тока по сигналу входа задания модуля тока 12. Источник тока 52 содержит формирователь 53 гармонических функций ш-Фазного напряжения, соединенный по входу с входом зада ниЯ частоты 13, блоки масштабирования 54, выхацы которых черезблоки сравнения 55 и усилители 56соединены с Фаэными обмотками статора 50 гистерезисной машины. Вторыевходы блоков масштабирования псдклочены к входу задания модуля 12 авторые входы блоков сравненчя 55подключены по цепи отрицательной 1 Ообратной связи с датчиками токов 57,Измерение распределения поля ввоздушном зазоре В( 9 Р) производитсяэлементами 58, расположенными наполюсном делении ротора 51. В качестве таких элементов предпочтительно использование элементов Холла.Выходы элементов 58 соединены с блоком 59 Формирователя пространственной кривой распределения индукции ввоздушном зазоре В( ) выходы кстарого подключены к блоку 60 определения распределения поля в роторе,выходы которого являются выходами14, формирующими кривую распределения индукции В,(Рд)Нахождение зависимости Н(у ) мажет быть реализовано также совокупностью датчиков Холла, расположенных на поверхности ротора перпенди- ЗОкулярно силОвым линиям поля и роторе, На Фиг.4 показав другой вариантнахождения этой зависимости, длячего используется блок 61 вычисления распределения напряженности в35воздушном зазоре Н(у ), вход которого соединен с выходом блока 59,а выход - с блоком 62 определениявектора тока Т - прсларционал ьнс ма гнитсдвижущеи силе ваэдушнсга зазора.40Выход блока 62 подключен к блоку 63определения вектора така 1 ротора.вторые два входа которого соецинены с входами 12 и 13 задания магпитодвижущей сипы ротора, а выход45подсоединен. к блоку 64 определения распределения Н), выход которого является выходам 15, формирующим упомянутую кривую распределения.Блок 20 преобразования магнитныхвеличин ротора (фиг,.5) снабжен аjрезбделите,пем 21 первой пространственнойгармоники индукции ротора М определителем 22 первой пространственнойгармоники напряженности ротора,каждый из которых содержит регистрыпамяти 65, 66, выходы которых подключены к блокам определения артсгсвальных составляющих индукции 67 и напряженности 68 ротора, два выхода которых соответственно соединены с входами блоков определениямодуля индукции 69 и напряженности70, а два других выхода каждого подключены к второму определителюугла сдвига 23,Выходы блоков 21 и 22 определения первой пространственной гармоники индукции и напряженности, атакже выход второго определения уг -ла сдвига 23 подключены к определителю параметров схемы замещенияротора, состоящему иэ блока 71 определения магнитной проницаемости,входы которого подключены к выходам еблоков 69 и 70, а выход соединен сблокам 72 определения параметровсхемы замещения ротора, второй входкоторого соединен с выходом блока23, а выход подключен к блоку определения модуля ЭДС 73, входящемув сог.ав блока 25 определения модуля и Фазы результирующей ЭДС. Второй вход блока 73 соединен с выходом формирователя 18 результирующего вектора тока ротора, В блок25 входит также блок 74 определения Фазы результирующей ЭДС, входкоторого соединен с выходом блока23. Выходы блоков 73 и 4 являютсявыходами блока 25.Блок 16 преобразования мгновенныхэлектрических величин статара(фиг,6) содержит в блоке Формирователя 17 опорной вращающейся системыкоординат последовательна соединенные Формирователь 3-фазнога гарманическогс сигнала 75, преобразователь 76 3-Фаэнагс сигнала в 2-Фазныйвекторный анализатор 77,а в блокеФормирователя 18 результирующегонектара тока ротора - последовательна соединенные преобразователь 78трехфазного напряжения в двухфаэнсеи векторный анализатор 9.Устройства для определения характеристик гистерезиснога электрапридада работает следующим образом,В основу построения устройства положена представление а гистерезиснамдвмгателе как синхронной машине срегулируемым магнитным возбуждением,Известная схема замещения 131 гистереэиснога двигателя приведена к виду (фиг,7)., где параметры статсрапредставлены традиционно в виде:актипнсгс г, и нндуктивнсга х, ссп 1 51 76г= Кш, зЫх = К(ш,сов, - ),где К - конструктивный коэффициент, постоянный для данного двигателя;Вр,)-- отношение амплиНр, (ур)туд первых гармоник пространственных кривых распределения индукции и напряженности на полюсном делении;, - угол сдвига между первыми гармониками пространственных кривыхраспределения ВР,(у ) и Н(Р)э торый характеризует величину электромагнитного момента, развиваемого двигателем.Момент на валу гистереэисного двигателя может быть найден при известности кривых распределения Вр (Ч) и Н Р (4) по формуле 30 35 40 45 М = - С Р й,1 двВрНр (Чр) вМат 1где 6- толщина активного слояротора;50- геометрические размерыстатора;- число пар полюсов. Векторная диаграмма, соответствующая такому представлению гистере зисной машины, приведена на фиг;8.;Постоянная для первых гармоник временных параметров, она при перехоротивлений статора; х " индуктивного сопротивления воздушного зазора,соответствующего магнитной проводимости воздушного зазора и стали статора; г - активного сопротивления,определяемого потерями в стали статора, которые находятся по формулам3, и добавлен контур ротора, содержащий противо-ЭДС ротора Е== Рс (1-), где Е , приведенная к 10номинальной частоте ЭЛС вращенияротора, определяемая остаточнойнамагниченностью ротора; параметрамих, гг, характеризующими леремагничивание и потери на него при, 15скольжении ротора, индуктивным сопротивлением хэ = К 1 н, определяемыминтегральной дифференциальной проницаемостью прямых возврата на полюсном делении Ц ; х - индуктивное 0сопротивление рассеяния ротора,Параметрхарактеризует абсолютное скольжение ротора= ш Е 1, - 1 зпу = ш Езпдх Р5 Момент через электрические величины определяется РлгМ =1 н ш Ел 1 гя 1 п 3 ш ЕлЕя 1 п Вр л, ) ф 1 н и х 5 Эта схема позволяет физически имитировать ротор через составляющие Е , х, , г х,. При этом часть из них исчезает в синхронном режиме, другие постоянны /Е , хэ/ в определенном диапазоне изменения нагрузки, которое определяется внутренним углом 6 .1 При изменении намагниченности ротора и учете частных циклов перемагничивания меняется как модуль /Е / и его фаза ОР , так и величина хв. Сложность и йелинейность законов их изменения резко усложняет физическое и математическое моделирование.В данном устройстве задача учета явлений гистерезиса решена путем и 11разбиения модели гистереэисной машины на независимые функциональные части, которые на фиг.1 укрупненно могут быть охарактеризованы следующим образом.Электрическая машина, а точнее модель, представлена линейно-независимой частью куда относится статдрде к рассмотрению результирующих векторов соответствует пространственной векторной диаграмме, отражающей взаимное пространственное положение электрических векторов на комплекс-, ной плоскости в данный момент времени.Приведенная схема замешения и векторная диаграмма отражают способность гистерезисной машины работать в асинхронном и синхронном режимах. При этом значения х и г неиэменены по величине в асинхронном режиме, а их составляющие хи г 5 уменьшаются по мере снижения скольжения, обращаясь в нуль в синхронном режиме. В свою очередь составляющая Е/1-1"/ возрастает от нуля до Е при входе двигателя в синхронизм, принеизменном угле 6 РМощность, передаваемая ротору, определяется10 125127 б 9,ротор с условным "замйкателем" магнитного потока статора через магнитопровод с бесконечно большой магнитной проводимостью. на Фиг,1 зта частьпоказана блоком 1, а вариант его 5реализации приведен на Фиг,2.Ротор представляет собой реальнуюФизическую систему, в которои проте-.кают реальные процессы перемагничивания .с учетом пространственного рас 10пределения в реальной машине. НаФиг.1 он представлен Формирователем11 пространственных кривых распределения индукции и напряженности наполюсном делении. Варианты его реа" 15лизации приведены на Фиг,З и 4,Магнитодвижущая силн, приложеннаяк ротору, Формируется по результатам изменения реальных токов с помощью датчикОВ 31 кВивалентныхФазных токов ротора (Фиг,1), которыепосле преобразования в Формирователе 18 в виде результирующего токаротора подаются в формирователь 11пространственных кривых распределения.Частота и Фаза результирующеготока задаетсяблоком суммирования.34 по результатам определения частоты скольжения В блоке задания частоты 32 и фазового положения результирующего вектора, определяемогопервым определителем угла сдвига 19.Переход от пространственных магнитных Величин Н р ( ) и Вр (11 Р )выходах 1,4, 15 блока 11 к электричес 35ким /е/ и ч /е / согласно схемызамещейия осуществляется через векторное преобразование сигналов вблоке 20 преобразования магнитныхЩвеличин ротора, вариант реализациикоторых приведен на Фи.5,.Электрическое равновесие в системе, имитирующей статор-ротор,достигается подключениеМ в элект 45рической модели 1 статорной цепи гис-терзисного электродвигателя источника синусоидальных сигналов 27,синхронизированного ло частоте задающим генератором 4 с заданием амплитуды и фазы выходного напряженияго сигналам Поясним выполнение и работу основных функциональных узлов устройства,Электрическая модель статорнойцепи на фиг.5 представлена в видеш Г-образных схем замещения, содержащих элементы, значения которыхСООТВЕТСТВУЮТ Г у Хутакже х, выполненных либо на лассивных элементах типа резистора,катушки индуктивности, либо наэлементах, отражающих передаточнуюФункцию элемента схемы.Возможен другой вариант, когдаукаэанные статорные. цепи являютсяполной аналогией реальной машины,у которой имеется статор, а вместоротора другой статор с обмоткой, либо обе обмотки выполняются совместно, а ротор делается из магнитомяг-кой стали. Изменение соотношениясоставляющих схем замещения по отношению к х может быть достигнутовведением дополнительных резисторови дросселей,Ротор на Фиг,З и 4 представленв виде Формирователя 11 пространственных кривых распределения индукции и напряженности и функциональнопредставляет собой систему блоков, всовокупности. имитирующих закон изменения во времени Магнитного состоя"ния ротора. Входная функция Форми"рователя должна отвечать следующейзависимости: Р (9, )// Е(с) Г (у ) йГы+ +ОИ)с(, (с),где /1 / - модуль результирующего вектора тока, пропорционального модулю МДС ротора, который может из-. меняться по амплитуде по произвольному закону;Р (у ) - пространственный закон2распределенйя 1 ЩС ротора.+ 9 -У(С) " закн изменения положения точки ротора относительно пространственной кри"вой распределения ИДС в результате скольжения М , изменения положения ротора относительно синхронной системы координат О(1;) при уз О и изменения Фазы вектора тока /3 относительно синхронной системы коОРДИНаТеНа Фиг,З Функцию пространственного распределения ИЦС ротора Р. для каждой точки ротора реализуетсовокупность из И постоянных програкчируемых запоминающих устройств25 (ППЗУ) 41, в которых записана программа изменения пространственной кривой распределения для каждой точки ротора. Возможно использование одного общего ППЗУ с сохранением 5 информации в течение периода квантовайия в буферных регистрах, Задание закона изменения точки ротора относительно Р (у ) формируется по входу 13 задания частоты магнитодвижущей силы. Задание модуля /1 / осуществляется по входу 12.Выходы ППЗУ 41 подключены к блокам масштабирования амплитуды 42, выходы которых через блоки сравнения 5 43, усилители 44 подключены к обмоткам 45 намагничивающих установок, магнитопровод 46 которых содержит элементы реального материала ротора. Система измерения индукции В (у ) 2 ОР и напряженности НР(у ) с соответствующими датчиками индукции и напряженности 48, 49 дает одновременное магнитное состояние всех наблюдаемых точек ротора, 25Работа формирователя 11 состоит в том, что вначале задают пространственный сдвиг кривой распределения на угол, определяемый числом Н разбиения полюсного деления с, /И, Функ ция распределения задается программированием ППЗУ 41, Она может быть неизменной или корректироваться в соответствии с желанием оператора или при идентификации модели и реального образца.Возможность гибкой перестройки кривой распределения напряженности (или соответствующей ей ИДС ротора) позволяет промоделировать любую, ре О ализуемую в реальной машине форму и получить результат в виде выходных характеристик машины.Функция единичного сигнала каждого ППЗУ масштабируется в блоках 42 4 сигналом, соответствующему амплитуде ИДС ротора или эквивалентной ей модулем /1, /. Изменение модуля /1 / отражает временную модуляцию (временные гармоники), Изменение фазы 3 учитывается в сигнале, поступающем с блока 34 (фнг.1).. В принципе можно проимитировать и высшие пространственные гармонические, вызванные зубчатостью статора. Для этого каждое значение масштабируемого сигнала в блоках 42 должно изменяться в долях от мгновенного 276 12,.значения напряженности в соответствии с частотой скольжения высшихгармоник.Выходы блоков масштабированиязадают значение тока, которые черезусиители 44, охваченные обратнойсвязью, подаются на намагничнвающиеустановки. Измерение сигналов В иРНР в любой момент времени производится с помощью, например, датчиковХолла. Выходная совокупность 14 и 15сигналов в блоках дает мгновенноезначение пространственных кривыхраспределения В (Ы) и Нр(ч Р).Вариант формирователя 1 (фиг,4)более прост в реализации, но ис меньшими функциональными возможностями. Здесь в качестве намагни"чивающей установки и формирователяпространственной кривой распределения выступает статор 50 реальной машины. Для формирования амплитуды и поворота поля, приложенного к ротору, необходимо формирование периодической функции, которая создается имитатором источника тока 52, содержащим на каждую фазу задатчики формы тока. Синхронизация источника тока 52 по частоте осуществляется по входу 13, а задание амплитуды тока - по входу 12, задающим модуль тока на блоки масштабирования 54.Измерение распределения поля в воздушном зазоре ВЕ( )(блокиР 59) и пропорционального ему значения В = Е(у ) (блок 60) производитР Рся в элементах 58, расположенных на неподвижном роторе 51. При извест, ном законе В = й(Р ) рассчитывается составляющая магнитодвижущей силыГ = 1,63 Вр, затрачиваемой на зазор и статор (блок 61), а по Рв 1находится модуль /Х/ =09 ш 4 К ц 44, и его фаза, совпадающая по фазе Р и В(блок 62). В блоке 63 по даннымф модуля и фазы тока Х, поступающим по входам 2 и 13, и по вычисленному значению вектора 1 находится значение Х (см.векторную диаграмму фиг,8). По значению Х в блоке 64 определяется кривая распределения первой гармоники НР ( ).Блок 20 преобразования магнитных величин ротора (фиг,5) преобразует прострайственные кривые распределения В (4 у) и Н ( ) В модульфазу ЗДС Е 1, (см.фиг,8), для чего в ре 13гистрах памяти 65 и 66 фиксируютсясостояния составляющих магнитногополя в М точках ротора. Нахождениесоставпяющих в ортогональных осяхд ипроводится по формулам7:Н = Н ви 1,) + Н вхп 9,+ Р 1г+ + Нсов), 1252 б 14Формирователь модуля из фазы 3,в блоке 16 преобразования мгновенныхэлектрических величин статора осуществляется согласно схемы (Фиг,б),котораяимеет однотипные блоки в канале фор"миравания опорной вращающейся сис.темы координат 1 и результирующеговектора тока 18, Модуль векторанапряжения или тока определяется0по мгновенным значениям фазных значений 11, 1 Ь, Уравнением/йР,/ = К,Рвп 11+ (Н Р с л о а нач ся Натеныиндукци 67/Е 1,/ аэа 9( ) нахо ы Э соглас находитсПреоб в состав х (блок уравнени ичным Формулам находятВр ТВ и /В, /. функционально представ- определения составляющи и напряженности 68. Е Вр8Еврдблоком 23.зование найденных велющие 1 ц, (блок 7), г 1,72) осуществляется и Вр, (юр)Ки в. Н (1,) роводится в блоке 735 2г +хдится относительно но фиг.8 по Формул Фаза вектора, напр)мер, напряженияС) = агс 1 д (- + -, - ),1 2 Цл3 37 ц,Блок 17 формирует опорную системукоординат, которая в установившемсярежиме совпадает с реэультирукпцимвектором напряжения, частота вращения ко".:рого определяется частотойзадающего генератораУгол вектора результирующеговектора тока с. Г(С) находится относительно Фазы вектора опорной системы координат в блоке 19, Относительно Фазы Ч,Й формируется задание фазы сР , 1(г.), которая идетСл)на управление источником синусоидальных сигналов 2,В целом работа устройства поопределению характеристик гистерезисного электропривода состоит вследующем,В исходном состоянии требуетсяустановить параметры схемы замеще-,ния статора, которые получают по результатам поверочного расчета электродвигателя или при имитации заданных отношений параметров г, х х,х- и т.ц.После подкпочения электрическоймодели 1 статора к преобразователю 3(Фиг,1) необходимо установить равновесное состояние в устройстве,что достигается заданием начальнойчастоты скольжения И , котораячерез блок 33 преобразования частотыв угол поворота и блок суммирования34 обеспечивает цикличное перемагничивание магнитных элементов 46формирователя 1 (Фиг,З). Выбороммасштаба коэФфициентов в блоках 4215 1251формирователя 11 образуются пространственные кривые распределенияВ(Ф) и Н(1 ) с предельным угломсдвига, характерным для асинхронного режима работы гистерезисногоэлектродвигателя., В результатепреобразования пространственныхкривых распределения в электрическиевеличины в блоке 20 преобразованиямагнитных величин на входы источника Осинусоидальных сигналов 27 поступаютсигналы задания (Е 1,) и Ч" (Е 1,), которые определяют параметры ЭДС,устанавливающей величину токов1в фазах модели 1 статора, Ус-, 15тановившееся состояние характеризуетасинхронный режим работы. Величинаэлектромагнитного момента определяется блоком 2 б, значения токов, напряжений, внутренней ЭДС электродвигателя Е 1, находятся путем измерения в точках 2, 31, 35 модели 1статора,При дополнении данного устройства моделью управления движения ротсс 1 я ара,Х/Р -- = И - И находится часэ етота скольжения Уз = д - О, где.у, и ю соответственно частоты полястатора и вращения ротора. Этим самым частоту У на выходе блока задания 32 частоты можно либо принудительно устанавливать, либо изменять, имитируя процесс запуска гистерезисного электродвигателя с определением механической характеристикиИ = Е(1).Вход в синхронизм соответствуетзаданию Из = О, Угол 6 + 9 + Осогласно фиг.8 остается предельным. 40Уменьшение момента достигается засчет уменьшения угла, задаваемогоблоком 33, при этом необходимо обеспечить обратное перемагничивание поотношению к направлению перемагничивания при скольжении. То же самоекасается угла поворота 3 , которыйизменяется автоматически благодаряналичию обратной связи через источник синусоидальных сигналов, форми рующий вектор ЕПри решении уравнения движения ротора автоматически моделируется вход в синхронизм и колебания ротора при изменении электромагнитного момен та.Режим изменения возбуждения достигается изменением параметров питания 27 б 16преобразователя 3, например, понижением напряжения, До определенногоуровня 3 формирователь изменяетфазовые положения Н ( у ) и В(4 )Р- Гтаким образом, что велйчина Е 1, изменяется незначительно. Фаза тока 3 имодуль / 3при этом резко изменяют 2ся, Имитируется режим перевозбуждения.Аналогичным образом имитируютсярежимы импульсного намагничивания,развозбуждения,Возможность контроля электрическихмагнитных, механических параметровпозволяет получить всю совокупностьвнешних и внутренних характеристикгистерезисного электродвигателя,Представление всех величин в относительных единицах позволяет выполнять задачи анализа и синтеза электропривода для различных соотношенийпараметров схемы замещения.Особый интерес представляет возможность использования устройствадля исследования поведения гистерезисного электродвигателя при различных переходных процессах, вызванных изменениями в системе питания,в нагрузке,Повышение точности определенияэлектромеханических и электромагнитных характеристик достигается засчет того, что возможно поэтапноеопределение любого переходного процесса с фиксацией всей системыпреобразования в любом состоянии нанеограниченное время. Современныеметоды управления гистерезиснымэлектроприводом используют импульс.ные методы регулирования намагниченности ротора длительностью десятыедоли частоты питания. Использованиеобычных методов испытаний не позволяет выяснить существо и характер изменения момента электродвигателя вовремя намагничивания. Данное устройст-во позволяет это делать,Повышение точности достигается также и за счет того, что в данном устройстве исключенн влияния ненаблюдаемых и неконтролируемых явлений - изменение трения в подшипниках, нагрев элементов конструкции и т.д. Возможность цифрового выполнения с минимальной постоянной времени преобразователя информации, которая может быть значительно меньше, чем постоянные времени в цепях, ими