Способ контроля синхронной скорости перевозбужденного гистерезисного электродвигателя

ОЛИСАЯИ Е ИЗОБРЕ 1 Н ИЯ 111 600667 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.2 Н 02 К 11 с присоединением явки Ъ Государственный комитет 23) Приоритет43) Опубликовано 30.03.78, Бюллетень Ъе 1245) Дата опубл;:,кования описашя 04.78 Совета Министров ССло делам изобретенни открытий 3) УДК 621,313.323004.5 (088.8(71) Заявитель Московский ордена Аенина энергетический институт 54) СПО КОНТРОАэ 1 СИНХРОННОЙ СКОРОСТИ3" Уг,ГЕ-НО"Гъ "ИСТ. 1 С:О О ЭА ЕКТРОДВэАТЕАЯ ПЕРЕВ Изобретение относится к области электриеских мышин 2 иъ 1 енио к уч 1 р 2 Влясъы; Гистерезисным электродвигателям, работающим в персвозбужденном режиме, и может быть использовано для конроля их синхроной скорости.Известны способы конт 1 эоля синх;эоииои скорости перевозбужденного гпстерсзисного электродвигателя, основанные на риксации изменения тока, коэффициента мощности, активной или реактивной мо;цности элсктродвиГателя при зменени сГО стспсни ВОЗоуэкдения, связанной с мгновенным (в пределах одного оборота) изменением синхронной скорости 1 и 2. Как извсстно, при уьсличснии степени возбукдения гистерезисного электродвигателя уменьшается потребляемая им реактвна мощнсь, что првод к у Меншению тока, активной мощности, к увеличешпо коэффициента мощности и к,п.д. Наиболее оптимальным рабочим режимом, с точки зрения энергетических характеристик, являе:ся перевозбуждение электродвигателя до полной компенсации реактивной составляюцей тока. Повышение степени возбуждения гистерезисного электродвигателя достигается при этом уменьшением магнитного потока в синхронизме путем, например, уменьшения напряжения питания 2. Однако рабочий режим перевозбужденно; о гистерезисного электродвиГаТЕЛЯ МОЖСТ ОЫТЬ Па )У ШЕН ПРИ ИЗМЕНЕНИИ сГО синхронОй сксфростп НЗВ 2 ри 2 ции Н 2- ГруЗКИ ЭЛЕКтрОДВ;ГаТСЛЯ, ВОЗМущЕИИЯХ СО С 0- роны источника ппаиия и т. д. П 1 эи этом 1 эезэ ко у.удшаотс 51 эпс 1 эГетические пок 232 ели эабочего рсжима элек 1 родвигателя (повышастся ток, потребляемая мощность, уменьшается коэффициент мощности и к.п.д.), Изменение синхронной скорости может быть незначитсль ным (В п 1 эсделах од:ого 0001 эота), кратков 1 эсменным и В дальнейшем элект 1 эодвиГатель мо.жет оставаться в синхронизме, рабочий режим его нарушится, нужно электродвигатель либо отключить, либо повторить процесс пе 1 э ревозбуждения. Согласно таким способа ъконтрОля рабОче О рскиь 2 измеэя 10 т Один из параметров, характер;Зуощнй рабочий рсжим (ток, мощность, коэффпцист мощности), сраВииВ 210 т еГО с 32 эанес устанОВлсниым 20 уровнем этого параметра и по величине и знаку отклонения судят 0 нарушении сиихэоно скорости.1-1 сдостаткоь этих способов является то, чтоизменение тока мощности, коэффнцис;та э 5 ъОщ 1 Ост 1 Н 1 эи измевнии кра сноси пе 1 эсв 03- буждени 51 прОисход 1 Г ъОИОт 01 ПО, п 1 эичсь В зсис наболее Опимальных коэффнциснтов 1 эеВОЗбуждениЯ (В 30 нс полОЙ 1 Омпенсации 1 ЭЕВКТИВПОИ СОСТаВЛЯОЩЕИ ТО 2)5 Э нарамет 1 эОВ нсзачптсльно. Ьто уменьшаетточность контроля. Другой недостаток состоит в том, что для реализации этих способов Необходимо поместить В СРлову ю це 1 ь Геля или источников его гппания 2 датчики (резисторы, трансформаторы и т. д.) для фиксации на них контролируемых параметров. Это снижает надежность электродви 1 ателя, а подчас делает контроль Воооще невозможным, если по каким-либо причинам доступ к цепи питания электродвигателя закрыт (как, например, может Оыть в автоновном электроприводе гироприбора),Известен также спосоо контроля синхронной скорости перевозбужденного гистерезисного электродвигателя, основанный на измерении индукции внешнего магнитного поля рассеяния электродвигателя, выделении из нее контролируемого сигнала и сравнении этого сигнала с сигналом уставки 3, 1 акой способ наиболее близок по решаемои технической задаче к предлагаемому.Е 1 едостытком сОсооа являегся малая ность контроля синхронной скорости,Цель предложенного изооретения - повь 1- шение точност 1 контроля рабочего режимы перевозбужденного гисгерезисного элск 1 родвигатсля,Оглыспо предлагаемому спосооу выделиот составляющу 1 о индукции внешнего магнпгно- ГО пОля рассеяния с 1 астотой ныпряРРсепи 51 питания электродвигателя, сравниваю г разы выделеш:оо сшпала и напряжения питышя, ф 01 Рх 1 И 1 Руют конгролиру емыи СиИ;л, пропорциопальныи разности этих фаз, и по превышению кон 1 ролируемого сигнала пад си палом уставки судят о синхронной скорости электродвигателя,112 фиг. 1 изображен путь силовых линий внешнего магнитного поля рассеяния перевозОуРкдеп 11 ого гистеризпсного электродвигателя до переВОзоуРкденпя (2), п 1 РР 1 Реревоз 0 уРкдснпи (О) и при нарушении синхронной скорости (при потере дополнительной намагниченности); на фиг. 2 дано изменение фазы ч 15, амплитуды индукции )5 внешнего магнитного поля рассеяния и тока 1 при перевозоуждении Ристерезисного электродвигателя путем уменьшения напряжения в синхронизмс; на фиг. 3 - Олок-схема устройства для реализацип предлагаемого способа.11 ри применении скорости вращения от нуля до синхронной фаза индукции внешне о магииного поля рассеяния остается практически неизменной. 11 ри этом источником ее является обмотка статора гистерезисного электродвигателя, направление силовых линий внешнего магнитного поля рассеяния показано Ра рпг. 1 а. Б сипхроппзме по мере снижения папряРкения от l до Ь для исследованного двигателя У 1=45 В, 0=2415 ток и 11.: статора уменьшаются, возрастает отпо- СРтельна 5 намагниченность ротора и при напряжении большем чем 1/2, соответствующим полной компенсации реактивной составля;огцей намагнпчивающей силы ротора, ротор 5 10 15 20 2,Р 35 40 45 50 55 60 О ) начинает выступать как источник намагничиВыющей силы. 11 ри этом направление ВнешНх полей рассеяния с роторы меняется па противоположное, что приводит к практически скачкообразному изменению разы индукции внешнего магнитного поля рассеяния.1-Рыибольшее изменение фазы индукции внешнего магнитного поля рассеяния наблюдается в ооласти ак 1 ивно о слоя ротора, что связано с преобрадыющей долей потоков рассеяния ротора в этой зоне. ь зоне лобовых частей оомоток изменение фазы меньше. 11 оэтому дачики измерения индукции внешнего мыгнРпного поля рассеяния следует помещать по возможпоси Волизи цилиндрической или торцевои поверхности активного слоя ротора.ЛналогРРчные изменения фазы индукции внешнего поля рассеяния наблюдаются и при нарушении синхронной скорости (РрР развозоуждении) гистерезисного двигателя, когда ИЗ-За НРОСК 2 ЛЬЗЫВВНИЯ Р 01 ОРа ОТНОСИТСЛЬНО поля с 1 атора он теряет дополнительную намагниченность, и основным источником, по вновь станоьчпся стагор, при этом направление силовых линий индукции внешнего маг- НИ 1 ПОГО ПОЛ 5 Рс 1 ССЕЯНИЯ МСНЯЕТСЯ Нс 1 ПРОГИВО- положное, что пр;водит к скачку фазы поля,щность СПОСООа СВОдитс 5 к следу 10 щеьу.1 ри увеличе 11 Ри степени Возоу ждения элекРОДВИГаЕЛЯ РР 12 ПРНМЕР, ПУ ГСМ У:;СНЬШЕНПЯ П 2 П 1 РЯжениЯ) измерЯ 10 т СРГпаал инду 11;Цпн ВНЕШНЕГО РсЫГРПНОГО ПОЛЯ раССЕяння ЭЛЕКтрО- дыи 1 ытеля) Выдел 5110 т сост ыыляющую индукции с частОГОР ПыпР 51 сРОРПР 5 питания, с 132 впиВагот фазы выделенного сигнала и напряжения питания, формируют контролируемый сигнал, пропорциональный разности этих фаз и вводят сигнал уставки, г.сли в момент уменьшения напряжения питания электродвигатель находится в синхронизме, то степень его возоуждения возрастает, фаза Впешпсо поля изменяется скачком, что приводит к заметно.у пзменени 10 разности фаз сигнала внешне о 110 ля и напряжснР 1 я питани 51, и к ГРревышениО Э 1010 СИГНЫЛа СИГНаЛа УСТаВКИ. ЕСЛИ РКЕ В Х 10- ме 1 т уменьше 1 Ня нан 1 РЯРкения Гисте 1 Резисный электродвигатель вращался не с синхронной скоростью, то он не перевозбуждается, фаза ИПДУКЦРИ ВНешнео ПОЛЯ НРаКИс 1 ЕСКИ НЕ Мепяется и разность фаз не превышает напря- жЕНИЯ УсстаВКИ. ЭТО СВИДЕтЕЛЬСтВУЕт О тОМ, ЧтО ДЗИГатолв НЕ ВОШСЛ В СИНХрОПИЗс.Если в процессе работы перевозбужденного электродвигателя скорость Вращения меняется, то ротор проскальзывает относительно поля, двигатель теряет избыточную степень возбуждения, происходит скачкообразное изменение фазы индукции внешнего магнитного поля рассеяпия, контролируемый сигнал становиРСЯ меньше сигналы усавки, что свидетельствует о нарушении синхронной скорости электродвигателя.Для одного из исследованных гистерезисных электродвигателей при изменении напряжения с 2 б до 24 3 фаза индукции внешнегополя изменилась на 150 эл. град а при кратковременном выходе этого двигателя из синхронизма при 0=24 В изменение фазы 120 в 1 эл. град.Измерение такого уровня изменения фазы 5 может быть достаточно просто реализировано, например, устройством, блок-схема которого показана на фиг. 3.Гистерезисный электродвигатель 1 создает внешнее магнитное поле рассеяния, которое 10 измеряется датчиком 2. Сигнал с датчика 2 подается на пропускающий фильтр 3 на частоте напряжения питания и далее на один из входов измерителя фаз 4. На другой вход измерителя фаз 4 через фильтр первой гар моники 5 подключено напряжение питания электродвигателя 1. Сигнал с выхода измерителя фаз 4 формируется в устройстве 6 в сигнал постоянного тока, пропорциональный разности фаз индукции и напряжения питания, и 20 в устройстве сравнения 7 сравнивается с наперед заданным напряжением узла уставки 8. По величине и знаку отклонения выходного напряжения устройства сравнения 7, которое измеряется индикатором 9, контроли руют синхронную скорость перевозбужденного гистерезисного электродвигателя.Устройство для осуществления способа работает следующим образом.До перевозбуждения электродвигателя (в 30 пусковом или синхронном режиме) измеряется сигнал индукции внешнего магнитного поля рассеяния датчика 2. Сигнал с выхода датчика 2 через фильтр 3 подается на один из входов измерителя фаз 4, где его фаза сравни вается с фазой первой гармоники напряжения питания. Выходной сигнал измерителя фаз 4 формируется в устройстве 6 в напряжение постоянного тока, амплитуда которого пропорциональна разности фаз, и подается на уст ройство сравнения 7, Изменяя величину и знак сигнала уставки 8, добиваются полной компенсации контролируемого сигнала, о чем судят по индикатору 9. При перевозбуждении гистерезисного электродвигателя происходит 45 скачкообразное изменение фазы индукции внешнего магнитного поля рассеяния, что приводит к изменению разности фаз этого сигнала и напряжения питания, и к превышению контролируемого сигнала под сигналом уставки 8. На индикаторе 9 появляется напряжение, свидетельствующее о наступлении рабочего режима.При нарушении рабочего режима фаза внешнего поля меняется скачком, при этом знак изменения фазы противоположен тому, который имеет место при перевозбуждении и примерно равен ему по амплитуде. О нарушении рабочего режима свидетельствует уменьшение показаний индикатора 9.Предложенный способ позволяет повысить точность контроля рабочего режима перевозбужденного гистерезисного электродвигателя. Формула изобретенияСпособ контроля синхронной скорости перевозбужденного гистерезисного электродвигателя, основанный на измерении индукции внешнего магнитного поля рассеяния электродвигателя, выделении пз нее контролируемого сигнала и сравпе:.пи этого сигнала с сигналом уставки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, выделяют составляющую индукции внешнего магнитного поля рассеяния с частотой напряжения питания электродвигателя, сравнивают фазы выделенного сигнала и напряжения питания, формируют контролируе.:ый сигнал, пропорциональный разности этих фаз, и по превышению контролируемого сигнала над сигналом уставки судят о синхронной скорости электродвигателя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гуров Г. И. и др. Способы перевозбуждения гистерезисных гироскопических электродвигателей. В сб.: Доклады научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских рбог .,а 1968 в 19 г.г., Секция электромеханическая, Подсекция электрических машин и прсобразователей азтономных электросистем., М., МЗИ, 1969, с. 121 - 124.2. Мастяев 11. 3., Орлов И. Н. Гистерезисные электродвигатели, Ч. 1, М МЭИ, 1963, с.188 в 2.3. Авторское свидегельство СССР М 173486, кл, С 01 Р 3154, 1963.ктор О, Тюрин каз 405/4Н дппсно пографня, и;. Сапунова, 2 Изд.354 Государственного комит по делам изобрет 113035, Москва, 5 К, Тираж 892та Совета Министров СССний и открытийРаугпская наб., д. 4/5