Датчик нагрузки асинхронного электродвигателя

. Ссцмлап неснииРЕСПУБЛИК 4(51) С 01 1. 3 10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСНО Бюл. У 4ьев, Л.Л.В(прототип). 54)(57) 1. ДАТЧИК НАГРУЗКИ АСИНХРОНОГО ЭЛЕКТГОДВИГАТЕЛЯ, содержащийреобразователь тока ротора, датчик,.8011 2351 А напряжения статора, функциональныйузел и источник опорного напряжения,подключенный к дополнительному входу датчика напряжения статора, выходкоторого соединен с одним входом функционального узла, к второму входу которого подключен преобразовательтока ротора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения точности преобразования, функциональный узел выполнен в виде операционного усилителя и оптронной пары,содержащей фоторезистор и светодиод,вход которого является одним входомфункционального узла, вторымвходомкоторого является вход операционного усилителя, в цепь обратной связикоторого включен фоторезистор.2. Датчик по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что преобразователь тока ротора содержит три фазных трансформатора тока, три усилителя, три фазоинвертора и шесть последовательных диодно-резисторных цепочек,1137351выходы которых соединены между собой,а входы подключены соответственно.к выходам и входам фазоинверторов,причем фазные трансформаторы тока через соответствующие усилители подключены квходам соответствующих фазоинверторов.1Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в качестве датчика нагрузки асинхронного электродвигателя с фазоВым ротором а 5Извести датчик нагрузки асинхрон ного электродвигателя с Фазным ротором, содержащий преобразователь тока ротора 1 .Недостатком известного датчика яв ляется низкая точность преобразователя вращающегомомента на валу, и следовательно, момента нагрузки.Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности датчик нагрузки 15 асинхронного электродвигателя, содержащий преобразователь тока ротора, датчик напряжения статора, функциональный узел и источник опорного напряжения, подключенный к дополнительному входу 20 датчика напряжения статора, выход которого соединен с одним входом Функционального узла, к второму входу которого подключен преобразователь тока ротора 23. 25Недостатком указанного датчика также является низкая точность преобразователя.Цель изобретения - повышение точности преобразования. 30Указанная цель достигается тем, что в датчике нагрузки асинхронного электродвигателя, содержащем преобразователь тока ротора, датчик напряжения статора, функциональный узел и источник опорного напряжения, подключенный к дополнительному входу датчика напряжения статора, выход которого ,соединен с одним входом Функционального узла, к второму входу которого 40 подключен преобразователь тока ротора, функциональный узел выполнен в виде операционного усилителя и оптронной пары, содержащей фоторезистор и светодиод, вход которого является од 2ним входом функционального узла, вторым. входом которого является вход операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен Фоторезистор.Кроме того, преобразователь тока ротора содержит три фазных трансформатора тока, три усилителя, три фазоинвертора и шесть последовательных диодно-резисторных цепочек, выходы которых соединены между собо 9, а входы подключены соответственно .к выходам и входам фазоинверторов,причем фазные трансформаторы тока через соответствующие усилители подключены к входам соответствующих фазоинверторов.На чертеже приведена структурная схема предлагаемого датчика нагрузки асинхронного электродвигателя.Датчик нагрузки асинхронного электродвигателя содержит датчик 1 напряжения статора, источник 2 опорного напряжения, функциональный узел 3 и преобразователь 4 тока ротора.Датчик 1 напряжения статора включает в свой состав последовательно соединенные измерительный трансформатор 5 напряжения, выпрямитель 6 и элемент 7 сравнения,Функциональный узел 3 состоит из операционного усилителя 8, оптронной пары 9, резистора 10 и конденсатора 11.Оптронная пара 9 содержит светодиод 12 и фоторезистор 13, который вместе с резистором 10 и конденсатором 11 включен в цепь обратной связи операционного усилителя,8.Преобразователь 4 тока ротора содержит три Фазных трансформатора тока 14-16, нагрузочные резисторы 17-19 усилители 20-22, фаэоинверторы 23- 25 и шесть последовательных диоднорезисторных цепочек из диодов 26-31 и резисторы 32-37, При этом фазные1 137 20 ВНИИПИ Заказ 10512/ЗО Тирах 898 Подаисоое фипваи ШШ фпатектффг. йкгород,уа.йроектиай, 4 3трансформаторы 14-16 через соответствующие усилители 20-22 подключены к входам соответствующих фазоинверторов 23-25, а также через диоднорезисторные цепочки из диодов 27, 29 и 31 и резисторов 33, 35 и 37 к общей точке, являющейся выходом преобразователя 4 тока ротора, к которой через диодно-резисторные цепочки, состоящие из диодов 26, 28 и 30 и 10 резисторов 32, 34 и 36, подключены к выходам фазоинверторов 23-25.Источник 2 опорного напряжения подключен к дополнительному входу элемента 7 сравнения, выход которого 15 подключен к светодиоду 12, а вход операционного усилителя 8 подключен к выходу преобразователя 4 тока ротора.Датчик нагрузки асинхронного электродвигателя работает следующим образом.Вход измерительного трансформатора 5 напряжения подключают к двум фазам статора испытуемого электро двигателя 38, а фазные трансформаторы 14-16 тока - к соответствующим фазам ротора испытуемого электродвигателя 38. 30Электрический сигнал о значении тока ротора, соответствующий нагрузке электродвигателя 1, снимается с нагрузочных резисторов 17- 19 фазных трансформаторов 14- 16 тока и усилива ется усилителями 20-22. Коэффициент усиления этих усилителей принимается таким, чтобы исключить их насыщение при наибольшей нагрузке электродвигателя 38. Применение трехфазной 40 системы измерения тока с усилением сигнала фазных трансформаторов 14-16 тока обеспечивает повышение точности измерения нагрузки в режимах, близких к номинальным, так как 45 ток ротора при малых значениях скольжения имеет относительно малые частоту и амплитуду и поэтому без предварительного усиления падение напряжения на диодах оказывается соизмеримым с полезным сигналом, что приводит к значительной погрешности измерения 351 4и нелинейности статической характеристики датчика нагрузки.Для двухполупериодного выпрямления сигнал с выходов усилителей 20-22 инвертируется по Фазе Фазоинверторами 23-25 и на входе преобразователя 4 тока ротора диодами 26-31 формируется выпрямленный сигнал по шестифазной схеме выпрямления, т.е. суммарный сигал с выходов усилителей 20-22 и инерторов 23-25. Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения обеспечивается введением интегрирующей емкости 11 в цепь обратной связи опе-. рационного усилителя 8.Для поддержания постоянства сигнала на выходе функционального узла 3 при изменениях напряжения статора Ос, на вход светодиода 12 с выхода датчика 1 напряжения статора подается сигнал, пропорциональный разности опорного напряжения О и выпрямленногозтнапряжения статора.При номинальном напряжении статора устанавливается изменением О начальная разность О - 0 , котоэт ст рая определяет начальный ток светодиода 35 и тем самым начальную рабочую точку статической характеристики оптрона 9. При отклонениях напряжения статора 0 от номинального значения оптрон 9, однозначно изменяя величину сопротивления фоторезистора 13, изменяет эквивалентное сопротивление в цепи обратной связи операционного усилителя 8,поддерживая его выходной сигнал неизменным при постоянной нагрузке электродвигателя на валу. Параллельное включение резистора 10 к фоторезистору 13 оптрона 9 обеспечивает линеаризацию статической характеристики Функционального узла 3 в диапазоне изменений напряжения статора (0,8-1,2)О Применение предлагаемого датчика нагрузки асинхронного электродвигателя позволяет повысить точность преобразования в приводах подъемно-транспортных и горных машин с электродвигателями с Фазным ротором.