Устройство для определения положения и величины магнитного потока в зазоре электрической машины переменного тока

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союа Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. С, 0133/06 с присоединением заявки йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ И ВЕЛИЧИНЫ МАГНИТНОГО ПОТОКА В ЗАЗОРЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКАИзобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в системах частотного управления электрическими машинами переменного тока. 5Известен электромашинный датчик положения, состоящий из трехфаэной машины с фазным ротором и решающего блока.Трехфаэная машина с фаэным рото- О ром посажена непосредственно на вал синхронного двигателя и питается со стороны статора напряжением повышенной частоты. На стороне ротора напрякение снимается, но уже модулиро ванное частотой вращения синхронного двигателя. Напряжение ротора, а также трехфаэное напряжение, подаваемое на статор, подводится к решающему блоку который работает как демодулятор и 20 выдает трехфазный сигнал, фаза которого определяет положение ротора синхронного двигателя 17 Недостатком этого датчика являе. - 25ся высокая стоимость, трудоемкостьсочленения с ваном, необходимостьредуктора, сложность преобразованиясигналов и неточность регулирования,связанная с неучетом насыщения и 30 сложного распределения потока в машине.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, состоящее из двух датчиков Холла, сдвинутых на 90 эн. град.и электронного блока, формирующего двесоставляющие Ыи сПединичноговектора, который постоянно следуетза направлением поня СЦ,Недостатком этого устройстваявляется то, что оно рассчитано насинусоидальную форму кривой распределения основного потока и для синхронных машин с явновыраженными полюсами, где поток несинусоидален, имеетнизкую точность.Цель изобретения - повышение точности определения положения и величины магнитного потока путем выделения первой гармонической составляющей из распределения потока в зазореэлектрической машины.Укаэанная цель достигается тем,что в устройство для определенияположения и величины магнитного потока в зазоре электрической машиныпеременного тока, содержащее 2 датчика Холла, расположенные на расточке статора машины, и усилители, введены четыре датчика Холла и дна сумматора, причем четыре входа одногосумматора соединены через усилителис выходами соответственно первого,второго, третьего и четвертого датчиков Холла, а четыре входа другогосумматора соединены через усилителис выходами соответственно третьего,четвертого, пятого и шестого датчиковХолла, угловое расстояние между точками установки нечетных датчиков Холла равно , ,дуговое расстояниемежду точками установки четных датчиков Холла относительно точек установки нечетных датчиков равно у,где у р равны соответственно.половине периода третьей и пятой 15гармоник магнитного потока.На фиг, 1 изображена схема расположения датчиков Холла по расточкестатора электрической машины; нафиг. 2 - временные диаграммы, поясняю-щщие способ исключения третьей гармоники; на фиг. 3 - структурная схемапредлагаемого устройства.На фигурах приняты следующие обозначения. 1 - б - точки измерения магнитного потока датчиками Холла взазоре электрической машины;половина периода третьей гармоники;половина периода пятой гармоники; с - угол между началом отсчетаи точкой 1 установки первого датчика Холла; х, - координатные оси;4 - Ф - поток, измеренный, соответственно в точках 1-6 датчиками Холла;Ф,фф -соответственно первая гармоника потока, третья гармоника пото- З 5ка, суммарный поток, содержащий перную и третью гармоники; 71 в 76 дачики Холла, установленные в точках1-6 8 - 8 усилители; 9,10 - сумеЬматоры, 40Устройство работает следующим образом.Изменения основного потока воздушного зазора н разных точках по окружности расточки статора представляютсобой периодические функции угла поворота ротора, одинаковые по форме,отличающиеся на постоянный коэффициент по амплитуде в зависимости оттого, где производится измерение, впазу или на зубце, и сдвинутые в пространстве на 60 эп. град. Исследования измерений основного, потока показывают, что кривые основного потокаимеют пятую и третью гармоническиесоставляющие. Если замерить поток в 55трех точках 1,3,5 статора сдвинутыхдруг относительно друга на 60 эп.град.,т, е. на угол, соответствующий половине периода третьей гармоники, тосуммы измерений, сделанных в точках1 и 3 ( фиг. 1)и соответственно в точках 3 и 5, дадут кривую изменениявектора основного потока, не имеющуютретьей гармоники. Если измерить потокеще в трех точках 2,4,6, сдвинутых между собой на 60 эп. град, и на36 эп. град т, е. на половину периода пятой гармонической, относительно первой тройки точек измерения, тосуммы измерений, сделанных в точках1,3,2,4 и соответственно 3,5,4,6дадут кривые изменения составляющихвектора первой гармоники потока взазоре, т. е. не содержат пятую итретью гармонические составляющие,Сдвиг между кооррдинатными осями равен в данном случае 60 эп, град.,т. е. расстоянию между датчикамив первой группе (фиг. 1.Суммирование измерений, сделанных датчиками в точках 1,3,2,4 и соответственно для другой оси в точках3,5,6,4 дает составляющие по двумосям, которые не будут иметь третьейи пятой гармоник (фиг. 3),Технико-экономический эффектизобретения связан с улучшением точности регулирования, что позволяетуменьшить расход электроэнергии и поднять производительность агрегатов.Так как область применения предложения - мощный частотно-регулируемыйэлектропривод размольных агрегатовдля руды, цемента, мощные насосныеи вентиляционные установки, металлургический электропривод, указанныйэффект составляет не менее 0,5 мпн.руб. в год.Формула изобретенияУстройство дпя определения положения и величины магнитного потокав зазоре электрической машины переменного тока, содержащее 2 датчикаХолла, расположенные на расточке статора машины, и усилители, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности определения, внего введены четыре датчика Холла идва сумматора, причем четыре входа одного сумматора соединены через усилилители с выходами соответственно первого, второго, третьего и четвертогодатчиков Холла, четыре нхода другогосумматора соединены через усилителис выходами соответственно третьего,четвертого, пятого и шестого датчиков Холла, угловое расстояние междуточками установки нечетных датчиковХолла ранно 7 ,а угловое расстояниемежду точками установки четных датчиков Холла относительно точек установки нечетных датчиков равнозгдеи у равны соответственно1половине периода третьей и пятой гармоник магнитного потока,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. "Вгочп Воьег 1 М.тс", 1970.57.9 3.2. Патент ФРГ Р 1941312,кл. 0125/00, прототип739951. Составитель М. Клык ктор А, Шанд писное д. 4/5 илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная 9 29 76ИПИ Госупо дел13035, М Закаэ ВНИ дарств ам иэо 1 осква