Способ измерения электромагнитного момента многофазного электродвигателя переменного тока

(11) 69 ОЙИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(088.8) по делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 15.10.7) Автор изобретения имин 1) Заявител 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГМОМЕНТА МНОГОФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛПЕРЕМЕННОГО ТОКА Л 4 эм -3 ГДЕ УАФ токи, а 1)А т)в, Потокосцепления значениями фазний уравнениями фазные пления, енными напряж с окосце мгно связаныных токоПаркагор4 л Ув - вй стфс - ус - ус ЙсНгде Уь, Ув, /с - фазные напряжения,РА, Лв, Рс - активные сопротивленияобмоток статора.При отсутствии постоянных составляющих в фазных токах потокосцепления получают интегрированием разностей сигналов:А АЙА 1 В 1 В ЙВ ) /с с,Рс (3)При наличии постоянных составляющихфазных токов этот способ не обеспечивает5 достаточной точности измерений, поскольку не учитывает составляющих электромагнитного момента, вызываемых указанными составляющими токов,Цель изобретения - повышение точно 30 сти измерения за счет фиксации составляИзобретение относится к области электрических машин, а именно, к устройствам измерения электромагнитного момента электродвигателей, электроприводов и может быть использовано при автоматизированных стендовых испытаниях электрических машин.Известен способ косвенного измерения электромагнитного момента электродвигателя по методу 12-компенсации, при котором информация о магнитном потоке в зазоре получается путем интегрирования напряжения, пропорционального ЭДС фазы и полученного путем физическо о моделирования фазы двигателя Ц. Физическое моделирование ЭДС фазы вносит дополнительную погрешность при измерении потокосцеплений и создает технические трудности для использования этого способа в системах автоматического управления электроприводов,Известен также способ измерения электромагнитного момента многофазного электродвигателя переменного тока, основанный на измерении мгновенных значений фазных токов и напряжений, вычисления по ним потокосцепления и мгновенного значения электромагнитного момента 12.Как известно, электромагнитный момент равен: УА (9 с - Фв ) + Ув ЙА - Фс ) + + Ус Йв - Фс)1 (1)31 ощих электромагнитного момента, вызванных постоянными составляющими фазныхтоков.Указанная цель достигается тем, что выделяют постоянные составляющие фазныхтоков за п-й полупериод основной частотыпитания, вычисляют по ним постоянныесоставляющие пото косцеплений и суммируют их с переменными составляющимипотокосцеплений, измеренных в (и+ 1)-йполупериод (где п= 1, 2, 3 и т. д.).На фигуре 1 представлена функциональная схема, реализующая способ измерениямгновенных значений электромагнитногомомента синхронного двигателя; а на фигуре 2 - блок выделения постоянных составляющих фазных токов, где: 1, 2, 3 -датчики мгновенных значений фазных тоКОВ 1 А, 1 в, 1 С, 4, 5, 6 - датЧИКИ МГНОВЕНных значений фазных напряжений /А, ив,Ус, 7, 8, 9 - сумматоры напряжений; 10,11, 12 - интеграторы; 13, 14 15 в . блокивыделения постоянных составляющих фазных токов 1 о ь, 1 ов, 1 ос, 16, 17 18, 19 -блоки выделения сигналов мгновенныхЗяаЧЕНИЙ ПОтОКОСЦЕПЛЕНИй фА, фв, С Иэлектромагнитного момента М соответственно.В блоке выделения постоянной составляющей фазных токов (фиг. 2) - фильтрнизкой частоты 20, усилители-ограничители 21, логические узлы 22, ключи 23 - :25,три интегрирующих конденсатора 26 - :28,детектор с частотнозависимым двухполюсником 29, ключи 30 - :32, схема ИЛИ ЗЗ.В устройство входит также усилительпеременной составляющей 34 и фазочувствительный выпрямитель 35,В описываемом способе применение накопительных устройств 26 - :28 вызванотем, что при случайном характере искажений формы токов постоянную составляющую можно выделить только после раздельного интегрирования двух полупериодов сигнала.В результате измерения на основанииусредненных значений постоянных составляющих фазных токов, соответствующихпредыдущим полупериодам (п-й полупериод) и текущих значений токов и напряжений 1 в (п+1) -й полупериод получаютсямгновенные значения электромагнитногомомента, отвечающие высокочастотным искажениям формы фазных токов и напряжений, переходным процессам в успокоительных обмотках, тормозящим действиямпостоянных составляющих токов и механическим колебаниям ротора.Измерение электромагнитного моментаэлектродвигателя осуществляется следующим образом. Гпгналы мгновенных значений фазных токов и напряжений с элементов 1 - :6, 1 А, 1 в, 1 с, УА, Ув, Сс суммированные в соответствии с основными уравнениями синхронной машины дают на выходах сумматоров 7, 8, 9 мгйовенные зйа.чения производных потокосцеплений.Интеграторы 10, 11, 12 на выходах даютмгновенные значения переменных составляющих потокосцеплений соответствующих фазных обмоток.Блоки 13, 14, 15 выделяют постоянныесоставляющие фазных токов 1 оА, 1 ов, 1 ос.В каждом блоке 13, 14 и 15, фильтрами 10 низкой частоты 20 выделяют основные гармоники фазных токов, по ним в момент пер хода через нуль значений основных гармоник усилителями-ограничителя 21 формируются прямоугольные импульсы, пред ставляющие собой меандры, совпадающиепо фазе с основными гармониками. Прямоугольные импульсы поступают на логический узел 22, который вырабатывает импульсы для управления ключами 23 - :25, 20 через которые осуществляется поочередный заряд трех интегрирующих конденсаторов 26 - :28 током, пропорциональным модулю фазного тока1 Аот детектора с частотнозависимым двухполюсником 29.25 Конденсаторы 26 - :28 заряжаются поочередно - каждый в течение полупериода основной гармоники фазного тока. Затем каждые следующие три полупериода поочередно сохраняют заряженное в конце по лупериода значение, после чего, поочередно, через ключи 30 - :32 разряжаются за короткий промежуток времени, На входе схемы ИЛИ 33 в каждый полупериод действуют напряжение трех конденсаторов.35 На выходе схемы ИЛИ 33 напряжение определяется в каждый момент наибольшим из трех входных. Оно представляет собой постоянное напряжение, пропорциональное среднему значению модуля фазного тока, 40 на которое наложено импульсное напряжение типа меандр величиной, пропорциональной постоянной составляющей фазногО тока, умноженной на величину, пропорциональную полупериоду. Фаза импульсного напряжения зависит от того, какой полу- период фазного тока обеспечил больший, заряд конденсатора, подключенного в момент действия этого полупериода и, следовательно, от того, какой знак имеет посто янная составляющая. Для выделения величины и знака постоянной составляющей полученный сигнал через усилитель переменной составляющей 34 поступает на фазочувствительный выпрямитель 35, кото рый синхронизируется сигналом с усилителя ограничителя 21. Значение постоянной составляющей в таком устройстве формируется в конце каждого полупериода и представляет собой перепад напряжения в 00 данный фиксированный момент времени, ана выходе фазочувствительного детектора постоянная составляющая представлена сигналом в виде постоянного напряжения с соответствующим знаком, При изменени ях частоты вращения сигнал постоянноисоставляющей следует делить на величину, пропорциональную полупериоду,На блоки 16, 17, 18 поступают сигналы, пропорциональные мгновенным значениям переменных составляющих соответствующих потокосцеплений ф ПА, цпВ, 9 пс текущего периода первой гармоники тока, со-е ответствующих фазных токов предыдущего полупериода первой гармоники тока, сигнал, пропорциональный первой гармонике тока, сигнал пропорциональный среднему значению индуктивности фазной обмотки Еср, и сигнал, пропорциональный среднему значению взаимоиндуктивностей фазных обмоток М,р электродвигателя. Вычислительные устройства на выходах дают сигналы, пропорциональные потокосцеплениям фазных обмоток;А - ПА + ср 1 ОА + фср 1 ОВ + Л 4 ср 1 ОС В - ПВ + 1 Иср 1 ОА + 1 ср 1 ОВ + 111 ср 1 ОС с - пс + Л 4 ср 1 ОА + Л 4 ср 1 ОВ + с ср 10 сПолученные значения потокосцеплений вместе с фазными токами 1 А, 1 В, 1 с участвуют в вычислениях мгновенных значений электромагнитного момента Мам в устройстве 19, например, по формуле (1).Предлагаемый способ измерения мгновенных значений электромагнитного момента может быть реализован на электронных микросхемах с различными вариантами интеграции. Наиболее вероятный и приемлемый вариант реализации способа состоит в том, что элементы первичной обработки информации 7, 8, 9, 10, 11, 12 выполняются на простых радиоэлементах, элементы 13, 14, 15 могут быть выполнены на микросхемах малой интеграции в виде электронной платы, а функции вычисляющих блоков 16 - :19 может взять на себя регулятор, выполненный на базе микропроцессора.На испытательных автоматизированныхстендах функции элементов 7 - :19 могут 5 выполнять гибридные вычислительные устройства или специализированные ЦВМ.Выделение постоянных составляющихфазных токов за период, предшествующий измерению переменной составляющей то О ков, позволяет учесть постоянные составляющие электромагнитного момента и повысить точность его измерения. Формула изобретения15Способ измерения электромагнитногомомента многофазного электродвигателяпеременного тока, основанный на измерении мгновенных значений фазных токов и20 напряжений, вычислении по ним потокосцеплений имгновенного значения электромагнитного момента, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности измерения за счет фиксации составляющих25 электромагнитного момента, вызванных постоянными составляющими фазных токов,выделяют постоянные составляющие фазных токов за п-й полупериод основной частоты питания, вычисляют по ним постоян 30 ные составляющие потокосцеплений, а затем суммируют их с переменными составляющими потокосцеплений, измеренных в(и+1-й полупериод (где и=1, 2, 3 и т. д.),Источники информации,35 принятые во внимание при экспертизе1. Поляков Н, Г. и др. Об одном методеизменения электромагнитного момента причастотном управлении асинхронным двигателем. Тезисы докладов, Смоленск, 1975.40 2. Авторское свидетельство СССР342093,кл.(л 011. 3/00, 1970.691703 эю иканоровкова Корректор Л. Брахнин Составитель В.ехред А, Камыш и актор Тираж 1073та СССР по делам изобретений35, Раушская наб д, 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2800/2 Изд,631 НПО Поиск Государственного ком 113035, Москва, одписное открытий