Устройство для измерения статической составляющей тока якоря двигателя постоянного тока

50 55 60 65 Изобр тение относится к электротехнике и может быть использованоВ системах управления электроприводами постоянного тока, в частностиВ системах управле 11 ия электроприводами наматывающих и разматывающихустройств, скорость Вращения которыхрегулируется при постояйном статическом токе, и которые могут бытьиспользованы также для построенияастатических систем упраВления ско -ростью электропривода.Известны устройства,цля измерениястатической составляющей тока якоря,содержащее дополнительный электродвигатель постоянного тока, работающий вхолостую, причем измерение статической составляющей производитсясравнением полного тока Рабочегодвигателя постоянного тока с токомякоря дополнительного двигателя1 РИзвестны также устройства для измерения статической составляющей токаяко 1 ж на основе Рю 1 енения датчикадинамического тока якоря, причемпоследний Выполнен В виде ВЬС-цепочки, включенной на зажимы двигателяпостоянного тока, либо дифференцирующей НС-цепочки 1,дифференцирующего операционного усилителя), нкпоченной на Выходе тахогенератора2 Д,3 и Р 4.Наиболее близким к предлагаемомУпо технической сущности являетсяустройство для измерения статическойсоставляющей тока якоря двигателяпфстоянного тока, содержащее датчик полного тока якоря, датчик скорости Вращения двигателя Ртахогенератор), дпфференцирукщее звено, подключенное к выходу датчика скоростии суммирующий усилитель, к входамкоторого подключены датчик полноготока якоря и выход дифференцирующе -го звена 5,Вычисление динамической составляющей тока якоря с применением дифференцирующего звена приводит к зна чительной погрешности измерения, поскольку сложно реализовать операции дифференцирования, близкую к идеальной, достаточно простыми средствами. Пульсации тахогенератора и помехи В канале измерения скорости, попадающие на вход,дифференцирующего звена, приводят к значительному уровню помех измеряемого динамического тока и статической составляющей така якоря, Высокий уровень помеХ требует применения фильтрующих устройств на выходе устройства для измерения статической составляющей тока якоряу что приВОдит к искаже нию измеряемого сигнала и, как след. ствие, к низкому качеству функционирования систем авторегулиравания 30 15 20 25 30 35 40 45 электроприводов, использующих этот датчик,Целью изобретения является повышение точности измерения и снижение уровня помех в измеряемом сигнале.Поставленная цель достигается тем, что устройство для вьгчисления динамической составляющей якорного тока выполнено в виде последовательно включенных второго суммирующегоусилителя, нелинейного функционального преобразователя, релейного элемента и интегратора, причем выходыдатчика скорости вращения двигателяи интегратора подключены к входамвторого суммирующего усилителя, авыход релейного элемента подключенк входу первого суммирующего усилителя.На чертеже представлено предлаГаемое устройствоУстройство содержит первый суммирующий усилитель 1, к входам которого подключены выходы датчика 2 пол.Ного тока якоря и устройства 3 длявычисления динамической составляющейякорного тока, состоящего из последовательно включенных второго суммирующего усилителя 4, нелинейногофункционального преобразователя 5,релейного элемента б и интегратора7, причем выходы датчика 8 скоростидвигателя и интегратора 7 подключены к входам второго суммирующегоусилителя 4, а выход релейного элемента б подключен к входу первогосуммирующего усилителя 1,В установившихся режимах работыэлектропривода, когда скорость враЩЕниЯ ,ЦвигателЯ и сигнал 11(с навыходе датчика 8 скорости постоянны,среднее значение сигнала на выходерелейного элемента б равно нулю,величина напряжения Ои на выходеинтегратора 7 постоянна и равна напряжению на выходе датчика 8 скорости.В этом случае значение измеряемой статической составляющей 1 с токаякоря равно сигналу датчика полноготока 1 якоря, т.е. 1 с - 3."В динамических расчетах работы изменение скорости двигателя вызовет появление не равного нулю сигнала на выходе суммирующего усилителя 4 и нелинейного фут(ционального преобразователя 5. При этом на входе релейного элемента б появится напряжение, причем такой полярности, что сигнал на выходе интегрирующего усилителя 7 стремится Уменьшить по абсолютной величине сигнал на выходе суммирУющего усилителя 4. Напряжение на выходе интегратора в операторной форме может быть записано в виде1 Ю-Р 1,1 Р),1030749 Составитель С. ШутоваРедактор Н. Лазаренко ТехредМ,Гергель Корректор Г, Огар Заказ 52 Об /4 б Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тгде Т - К , - постояннаясу ипРэ .времени фильтра;Т - постоянная интегрированияинтегратора, 5К - постоянный коэффициент усисуления суммирующего усилителя;К - коэффициент передачи нелинейНОного элемента, зависящийот величины входного сигнала;КРэ" коэффициент передачи релейного элемента.Нелинейный функциональный преобра зователь 5 имеет коэффициент передачи, уменьшающийся с уменьшением сигнала на его входе. При использовании квадратичного преобразователя в качестве нелинейного преобразователя 5 его выходной сигнал 20 нп .с и ксу"Р Вс-Ои), и коэффициент передачи такого преобразователя 25ао,.цц и ) 0 Ксу )с и)фс и т.е, уменьшение входного сигнала при.водит к уменьшению коэффициента передачи квадратичного преобразователя и в пределе при О фс= ОиК =Онапротив, коэффициент передачи релейного элемента б при уменьшении входного сигнала растет и в пределе при входном сигнале, стремящемся к нулю, принимает некоторое конечное (в идеальном случае - бесконечное) значение КрэмаксТаким образом, при выходных сигналах суммирующего усилителя 4, от личных от нуля, постоянная времени фильтра Тф-э 0 Кц,О, а Крэ достаточно велико) и выходной сигнал интегратора Ои практически безынерциально отслекивает изменение сигна ла Отсс датчика скорости двигателя. Релейный элемент б переключается сбольшой частотой, функционирУя в .скользящем режиме, В этом случаесреднее значение сигнала на входеинтегратора будет пропорциональнопроизводной скорости, а следовательно динамической составляющей 1 то -ка якоря. Сигнал на выходе первогосуммирующего усилителя будет пропорционален статическому току якоря,т.е. З.с = 1 - 3.,.уменьшейие выходного сигнала суммирующего усилителя 4 до нуля сопровождается резким ростом постоянной времени Тф и при К нп = 0 "(Ос==О) Тф-со, что эквивалентно размыканию прямого канала контура вычисления динамической составляющей токаякоря, а следовательно, помехи, возникающие в контуре измерения скорости двигателя, практически полностьюотфильтровываются и не попадают навход релейного элемента. При этомустановившиеся режимы работы электропривода Ос = сопз 1 характеризуютсятем, что вследствие ничтожно малогоотклонения сигнала О от нуля ( Кио=0) сигнал на выходе релейного элемента б практически остается неизменным и равным нулю.Следовательно, введение в системунелинейного функционального преобразователя с отмеченными свойствами,релейного элемента и интеграторапозволяет в малодинамичных (ускорение привода в реальных системах ограничено, и соответствующим выборомпостоянной .времени Т интегратораможно добиться существования непре,рывного скользящего режима) и уста.новившихся режимах значительноуменьшить амплитуду колебаний выходного сигнала релейного элемента,что повышает точность вычисления динамической и статической составляющих тока якоря при одновременномснижении уровня поля в измеряемомсигнале,