Устройство для измерения скорос-ти вращения асинхронного двига-теля

(1117942 Ьовз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву 22) Заявлено 15.05,78 (21) 2616575/18 с присоединением заявки23) Приоритет 1) М. Кл.б 01 Р 3/489 Гасударственных комито СССР по делам иэобретеиий и открытий5) Дата опубл вания описания 07.01 2) Авторизобретен ии1) заявитель Калл вциков 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СК ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГА СТИ Изобретение относится к измерительной и преобразовательной технике и может быть использовано для преобразования скорости вращения асинхронного электродвигателя в пропорциональную ей частоту следования импульсов и для цифрового измерения скорости вращения электродвигателя в системах контроля и управления автоматизированным электроприводом.Известны цифровые измерители скорости, содержащие датчики скорости, сопрягаемые с валом, формирователи импульсов, генератор опорной частоты, счетчики и логические блоки 1.Недостатками известных измерителей являются ограниченное быстродействие и необходимость установки на валу двигателя специального датчика скорости, что снижает надежность системы.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и решаемым задачам является цифровой измеритель скорости вращения асинхронного электродвигателя, содержащий два формирователя импульсов, входы которых подключены к фазовым обмоткам соответственно статора и ротора электродвигателя, генератора опорной частоты, три делителя частоты, два управляемых делителя частоты, два управляющих счетчика, счетчик результата, блок вычитания импульсов, два блока управления и два блока переноса кода, причем сбросовый вход счетчика результата подключен к выходу первого делителя частоты, подключенного входом к входам управляющих счетчиков и выходу третьего делителя частоты, подключенного входом к выходу генератора опорной частоты и входу второго делителя частоты, выход которого подключен к информационным входам управляемых делителей частоты, выходы которых подключены к первым входам блоков управления и к двум входам блока вычитания импульсов, выход которого подключен к счетному входу счетчика результата, управляющие входы управляемых делителей частоты подключены через блоки переноса кода к выходам соответствующих управляющих счетчиков, вторые входы блоков управления подключены к выходам соответствующих формирователей импульсов, а выходы - ко входам сброса и управления управляемых делителей частоты, к управляющим входам блоков переноса кода и к входам сброса соответствующих управляющих счетчиков 2).Однако это устройство имеет сложную схему и ограниченную область применения, поскольку может быть использовано только для измерения скорости асинхронных элек55 60 3тродвигателей, имеющих фазную обмотку.В промышленности же наиболее широко используются короткозамкнутые асинхронные электродвигатели.Целью изобретения является расширение области применения и упрощение устройства,Это достигается тем, что в устройство, содержащее формирователь импульсов, подключенный к вычислительному блоку, состоящему из генератора опорной частоты, блока вычитания импульсов, трех делителей частоты, управляющего счетчика, управляемого делителя частоты, блока переноса кода и счетчика результата, введены датчик электромагнитного поля и четвертый делитель частоты, при этом датчик электромагнитного поля выполнен в виде магннточувствительного элемента, установленного нормально к потоку рассеяния ротора, вход четвертого делителя частоты подключен к входу второго делителя частоты, выход его подключен к второму входу блока вычитания импульсов и к входу третьего делителя частоты, причем входы обнуления делителей частоты объединены с входом обнуления управляющего счетчика.На чертеже изображена структурная схема устройства.Устройство содержит датчик электромагнитного поля 1, установленный у вала асинхронного электродвигателя нормально к потоку рассеяния ротора и подключенного ко входу формирователя импульсов 2, генератор опорной частоты 3, делителя частоты 4 - 7, управляемый делитель частоты 8, включающий счетчик-делитель 9, регистр памяти 10 и блок переноса кода 11, управляющий счетчик 12, счетчик результата 13, блок вычитания импульсов 14, блок переноса кода 15 и блок управления 16, Выход 17 формирователя импульсов 2 подключен к первому входу блока управления 16, Выход генератора 3 подключен к счетным входам делителей частоты 4 и 5. Выход делителя 4 подключен к счетным входам делителя частоты 6 и управляемого делителя частоты 8. Выход делителя 6 подключен к второму входу блока вычитания импульсов 14 и счетному входу делителя частоты 7, выход которого подключен к сбросовому входу счетчика результата 13, счетный вход которого подключен к выходу блока вычитания импульсов, первый вход которого подключен к выходу управляемого делителя частоты 8 и ко второму входу блока управления 16, выходы которого подключены к входам сброса счетчика 12, регистра памяти 10 и делителей 4 и 5, а также к управляющим входам блоков переноса кода 11 и 15. Выход делителя 5 подключен к счетному входу управляющего счетчика 12, выходы разрядов которого подключены через блок переноса кода 15 к входам разрядов регистра памяти 10, выходы разрядов кото 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 рого через блок переноса кода 11 подключены к входам разрядов счетчика-делителя 9.Работаетустройство следующим образом.Частота изменения потока рассеяния ротора асинхронного электродвигателя, как фазного, так и короткозамкнутого, имеющего наибольшую величину у вала электродвигателя, равна частоте тока ротора, пропорциональной скольжению электродвигателя. Если у вала электродвигателя нормально потоку рассеяния ротора установить датчик электромагнитного поля, то на сго выходе можно получать периодически изменяющийся сигнал, частота которого будет пропорциональна частоте тока ротора, В качестве датчика электромагнитного поля может быть использована катушка индуктивности с большим числом витков и ферромагнитным сердечником. В формирователе импульсов 2 в моменты перехода сигнала датчика 1 через нуль будут формироваться импульсы с удвоенной частотой тока ротора =2. В качестве датчика электромагнитного поля может быть использован также гальваномагнитный элемент, например датчик Холла, магниторезистор, магнитодиод, магнитотранзистор, магнитотиристор или комбинированный магнитоприбор. Причем датчик может быть установлен у вала как вне, так и внутри корпуса электродвигателя, что просто решает проблему взрывозащиты датчика. Как известно, скорость вращения асинхронного электродвигателя можно представить в виде частоты сигнала, численно равной скорости вращения двигателя в единицах оборотов в минуту, с помощью зависимости=У. = (Л - У) (1)гда 1, и р - частота тока статора и ротора;р - число пар полюсов.Частота сети , в современных объединенных энергосистемах поддерживается с точностью + 0,2%, поэтому погрешность, вносимая изменением частоты сети, для измерения скорости многих механизмов оказывается малой. Принимая ,=сопят, можно сформировать первый член выражения (1) с помощью частоты опорного генератора, приравняв: - Ус: (для 1 с - 50 Гц), 60 300к откуда коэффициент деления делителя частоты на выходе генератора будет равен1 оР300 Для измерения скорости вращения электродвигателей с разным числом полюсов р удобнее иметь делитель частоты 4 с перестраиваемым коэффициентом деления р.Тогда коэффициент деления делителя частоты 6, на вход которого поступают импульсы с частотой, будет равенЛРУо300При этом на выходе делителя частоты 6будет образовываться частотар 300 Уо 60102 - /сРЛ Рт. е. равная первому члену в зависимости (1). Второй член выражения (1) образуется с помощью умножителя частоты, образованного генератором 3, делителями частоты 4 и 5, управляющим счетчиком 12, управляемым делителем частоты 8 и блоком управления - распределителем импульсов 16. Импульсы высокой опорной частоты о с выхода генератора 3 поступают через делитель частоты 5 на счетный вход управляющего счетчика 12, где они суммируются на временных интервалах, равных периодам частоты с выхода формирователя 2, т. е. Т,=ЛЭти интервалы формируются подачей на сбросовый вход счетчика 12 импульсов управления с блока 16, на вход 17 которого. поступают импульсы с выхода формирователя 2. За время Т, в счетчике 12 образуется код 35где К - коэффициент деления делителя 5.Перед каждым сбросом счетчика 12 кодЖт из него переносится через блок 15 впредварительно очищенный регистр памяти10 управляемого делителя частоты 8. Код 40Лгт является переменным коэффициентомделения частоты о/р, поступающей на входделителя 8 с выхода делителя 4. На выходе управляемого делителя частоты 8 образуется последовательность импульсов с частотой,Го 2 КоР о о уР гт РДля того, чтобы частота Р, была численноравна второму члену зависимости (1), необходимо выполнение равенства60 2 К,- У= - Уй -фоткуда коэффициент деления делителя 5будет равен К,=ЗО. Последовательностиимпульсов с частотами Р, и Р, с выходовделителей 6 и 8 поступают на входы блокавычитания импульсов 14, на выходе которого формируется последовательность импульсов с частотой60Увых = в - з = (,1 с - .1 р = ),Рчисленно равной скорости вращения электродвигателя в единицах оборотов в мину 6ту. Частота может быть использована в качестве сигнала обратной связи по скорости в системах автоматизированного электропривода. Импульсы этой частоты, суммируясь в счетчике результата 13 за эталонный временной интервал Тиз, образуют на выходах разрядов счетчика кодАвыз = Уоыз 7 взмчисленно равный при Т,=1 скорости вращения электродвигателя в об/мин. Эталонный интервал образуется подачей на вход сброса счетчика 13 импульсов с выхода делителя 7, подключенного к выходу делителя 6. Коэффициент деления делителя 7 находится из выражения300Кз Р Кзи равен300РДля повышения точности измерения и дискретности выходной частоты необходимо увеличить коэффициенты деления К и Кз делителей 5 и 7 в 10 раз, уменьшив во столько же раз коэффициент деления К, делителя 6. Тогда выходная частота будет равна,= 10 гг. Формула изобретения Устройство для измерения скорости вращения асинхронного двигателя, содержащее формирователь импульсов, подключенный к вычислительному блоку, состоящему из генератора опорной частоты, блока вычитания импульсов, трех делителей частоты, управляющего счетчика, управляемого делителя частоты, блока переноса кода и счетчика результата, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения и упрощения вычислительного блока, в него введены датчик электромагнитного поля и четвертый делитель частоты, при этом датчик электромагнитного поля выполнен в виде магниточувствительного элемента, установленного нормально к потоку рассеяния ротора, а вход четвертого делителя частоты подключен к входу второго делителя частоты, выход его подключен ко второму входу блока вычитания импульсов и к входу третьего делителя частоты, причем входы обнуления делителей частоты объединены с входом обнуления управляющего счетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Богорад Г. 3., Киблицкий В, А. Цифровые регуляторы и измерители скорости. - М., 1967, с. 8 - 40.2. Авторское свидетельство СССР632956, кл. 6 01 Р 3148, 02.07,76 (прототип).Составитель Е. ШвецовРедактор Т. Клюкина Техред И. Пенчко Корректор О. Силуяноваказ 2718/11 Изд.120 Тираж 915 Подписи оНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5ипография, пр. Сапунов