Устройство для измерения частоты вращения электрических машин

Союз Советски кСоцнепистическикРесттублии и 907440 Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл, 3 01 Р 3/48 1 ваудврстащньй квинтет СССР ае двлзи нзапрвтеннй и вткрытнй(088.8) Дата опубликования описания 26.02.82:тРижский Краснознаменный институт инженеров .гражданской авиатик(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН Изобретение относится к измерению скорости электрических машин и может быть использовано в различных блоках измерения частоты вращения электро- агрегатов, например, в системах диагностирования и.автоконтроля.,Известны устройства для измерения частоты врашения электрических машин, включающие датчик пульсаций фильтра и щдика тор 11 Недостатком этих устройств является узкий диапазон измерения.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее датчик пульсаций, полосовой резонансный фильтр с регулируемой частотой резонанса, блок формирования управляющего напряжения, пропорционального частоте вращения машины и частотомер 21Недостатком известного устройства является невозможность измерения частоты вращения широкого класса электрических машин, например, асинхронных электродвигателей.Бель изобретения - повышение точности измерения в широком диапазонеизменения частоты вращения асинхронных электродвигателей,Поставленная цель достигается тем,что в устройство введен режекторныйфильтр, включенный между датчикомпульсаций и полосовым фильтром, а блокформирования управляюшего напряжениявыполнен в виде двух усилителей-ограничителей и фазочувствительного выпрямителя, причем вход первого усилителяограничителя подключен к источнику питания электрической машины, вход второго усилителя-ограничителя подключенк датчику пульсации, выходы усилителейограничителей подключены к входам фазочувствительного выпрямителя, выход20последнего со входом управления полосового резонансного фильтра.Как известно в спектре пульсашйнапряжения (тока) электрических машин3 907440постоянного и переменного тока (в томчисле и асинхронных) содержится большое количество составляющих, частотакоторых кратна частоте вращения машин,что дает возможность использовать ихв качестве сигнала последней. Так какамплитуда отдельных составляющих спектра пульсаций соизмерима по величине, тодостоверное определение частоты вращения путем измерения частоты укаэанныхсоставляющих связано с применениемперестраиваемых полосовых фильтров,Например, в известном устройстве используется одноэвенный полосовой резонансный фильтр, а управляющий перестройкой фильтра сигнал формируется в виденапряжения, пропорционального отноецениюнапряжения на якоре и обмотке возбуждения машины. Поскольку пропорциональностьуказанного сигнала частоте вращения сохраняется лишь у машин постоянного токанезависимого и параллельного возбуждений, то это и ограниеивает область применения известного устройства указанными машинами и не позволяет использовать для измерения частоты вращения асинхронных электродвигателей, которые находят широкое применение в народномхоэяйс тве.На чертеже приведена структурнаясхема устройства для измерения частотывращения электрических мацеин.Устройство состоит из датчика 1пульсаций напряжения, режекторногофильтра 2, полосового резонансногофильтра 3 с регулируемой частотой резонанса, частотомера 4, блока формирования управляюшего напряжения, включающего два усилителя-ограничителя 5и. 6 и фазочувствительный выпрямитель 7,В устройстве блок формирования управляющего напряжения выполнен в видеизмерительного преобразователя сдвигафаз между напряжением питания и токомасинхронного электродвигателя,Иэ теории электрических машин извсстно, что с изменением частоты вращения ротора асинхронной машины, аследовательно и скольжения, угол сдвигафаз между напряжением и током первичной обмотки изменяется (с увеличениемчастоты врашения фазовый сдвиг увеличивается, и наоборот).Завеесимость между частотой вращенияротора и и углом фазового сдвига с вобщем случае нелинейная, Однако в рабочем диапазоне изменения частоты вращения ротора, соответствующем изменениюскольжения от 1,5 + 2 до 6 + 8",о, как 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 показывают эксперименты, проведенныена ряде асинхронных двигателей промьпцленного и авиационного типа, атакже зависимости СоВЕ =(5) построенные при помощи круговых диаграмм, нелинейность между и и углом 1 не превьпцает 2 + 3%.Следовательно, замеряя сдвиг фазмежду первичными напряжением и током,можно судить о частоте вращения ротора,а формирование управляющего сигналав виде напряжения, пропорциональногосдвигу фаз между напряжением питанияи током электродвигателя позволяет осуществлять перестройку полосового резонансного фильтра таким образом, чтов полосе его пропускания находитсятолько выбранная гармоника спектра,например, зубцовая.Для реализации операции преобразования сдвига фаз между напряжением итоком электродвигателя в предлагаемомустройстве используется фазочувствительный выпрямитель 7, постоянство амплитудсигналов тока и напряжения на входекоторого обеспечивается с помощью соответствующих усилителей-ограничителей 5 и 6.В качестве датчика 1 пульсаций целесообразно использовать шунт амперметра в цепи обмотки электродвигателя,поскольку снимаемое с него напряжениесодержит и сигнал пульсаций, и сигналтока.С целью обеспечения нормальной работы перестраиваемого фильтра междуним и датчиком пульсаций включен режекторный фильтр 2, не пропускающийсоставляющую с частотой сети,Таким образом, настоящее устройствообеспечивает возможность измерениячастоты вращения асинхронных электродвигателей с высокой точностью и в широкомдиапазоне ее изменения, В свою очередьобеспечение указанной возможностиобуславливает упрощение процесса измерения эа счет исключения необходимостидемонтажа и частичной разборки контролируемых электродвигателей (с цельюдоступа к вращающимся частям и использования стробоскопического метода измерения частоты вращения), ибо большинство асинхронных электродвигателей, встроенных таходатчиков не имеет, а другиеметоды измерения частоты враесеенсея необеспечивают требуемой точности. Этов конечном итоге дает возможность сушественно сократить затраты на сср.есдеесие контроля 1 еас тоти е 1 рлсссепссс "ЕЕГ кт907440 бпульсаций тока и резонансным фильтром,а блок формирования управляющего напряже- ния выполнен в виде двух усилителей-ограничителей и фазочувствительного выпрями% теля, при этом вход первого усилителя-ограничителя подключен к источнику питанияэлектрической машины, вход второгоусилителя-ограничителя подключен кдатчику пульсаций тока, выходы усили 10 телей-ограничителей подключены к входамфазочувствительного выпрямителя, выходкоторого подключен к регулирующемувходу полосового фильтра,родвигателей, например, при оценке технического состояния электрооборудования различных объектов, в частности, самолетов, число асинхронных электродвигателей в оборудовании которых достигает 30 - 40 единиц. Устройство для измерения частоты вращения электрических машин, содержащее датчик пульсаций тока, полосовой регулируемый резонансный фильтр, блок формирования управляющего напряжения 15 и частотомер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений в широком диапазоне изменений частоты вращения асинхронных двигателей, в устройство введен режекторныйО фильтр, включенный между датчиком Составите Техред Е Е, Шве аритонч ректор М. Пож Редактор А. Ш Подписноеного комитета СССРений и открытий5, Раушская наб., а, 4/ 2 Тираж 88 ВНИИПИ Государствепо делам изобре 3035, Москва, ЖФилиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ио 162227, кл, 6 01 Р 3/48, 1962,2. Авторское свидетельство СССР Мд 199978, кл, 6 01 Р 3/48, 1966