Устройство для измерения скорости вращения асинхронного двигателя с фазным ротором

Изобретение относится к средствам , измерения и регулирования скорости и может быть использовано для измерения скорости в системах асинхронновентильного каскада.Известно устрой ство дпя измерения скол ьжения асинхронного дви гателя, содержащее датчик напряжения ротора, датчик тока ротора и сумматор,10 первый вход которого подсоединен к выходу датчика напряжения ротора, второй - к выходу датчика тока ротора, на остальные входы сумматора подаются сигналы, пропорциональные отдельным составляющим падения напря 5 жения в роторной цепи 11 .Недостатком указанного устройства является значительная погрешность . в измерении скольжения двигателя, так как не учитывается изменение на пряжения статора и не обеспечивается выделение постоянной составляющей выпрямленного напряжения ротора в полном диапазоне изменения его частоты. 2Известно также устройство, которое содержит асинхронно-вентильний ка скад, дат чи к напряжения рот ор а, датчик напряжения статора, выход которого соединен с первым входом пер вого сумматора, и датчик тока ротора, .включенный в цепь ротора 21. Известное устройство также имеет значительную погрешност ь измерения скорости а си нхронно го дви гат еля, особенно при работе двигателя на скоростиблизкой к синхронной, так как в этом случае кС-Фильтр не обеспечивает выделения постоянной составляющей выпрямленного напряжения с требуемой точностью, и сигнал, про порционал ьный скол ьжению, при обрев тает колебательный характер. Увеличение постоянной времени ВС-фильтра с целью уменьшения колебаний сигнала, пропорционального скольжению, приводит к значительному увеличению и нерцио нн ости устрой ст ва. Кроме того наличие магнитного усилителя не обеспечивает пропорциональности между напряжением ротора и скольжением.Цель изобретения - повышение точно ст и и з мер ения с коро сти вр аще ни я и быстродействия устройства.Для достижения указанной цели в устрой ст с содержащее асинхронновентчль ьй каскад, датчик напряже 405055 ния ротора, датчик напряжения статора, выход которого соединен. с перюм входом первого сумматора, и датчик тока ротора, включенный в цепь ротора, введем преобразователь среднеквадратичных значений, функциональный преобразователь, блок умножения и второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом датчика тока ротора, с входом функционального преобразователя и первым входом блока умножения, второй вход которого подключен к второму входу первого сумматора и к выходу второго сумматора, а выход - к четвертому входу второго сумматора, третий вход которого соединен с выходом функционального преобр аз ователя, при эт ом выход датчика напряжения ротора через преобразователь среднеквадратичных значений подключен к второму входу второго сумматора.На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, на фиг. 2 функциональная схема преобразователя среднеквадратичных значений один из возможных вариантов его схемного решения).Устройство дпя измерения скорости вращения ,асинхронного двигателя с фазным ротором 1, выпрямителем 2 и . и нвертором 3 содержит датчик 4 напряжения ротора, датчик 5 напряжения статора и датчик 6 тока ротора. Выход датчика 4 напряжения ротора подсоединен к входу преобразователя 7 средне квадрати чных значений, выход которого подсоединен к второму входу второго сумматора 8, первый вход которого подсоединен к выходу датцика 6 тока ротора, четвертый вход сумматора 8 подсоединен к выходу функционального преобразователя 9, а третий - к выходу блока 10 умножения. Выход датчика 6 тока ротора подсоединен к входу функционального преобразователя 9 и к первому входу блока 10 умножения, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный скольжению асинхронного двигателя, с выхода сумматора 8, который в свою очередь . подсоединен к второму входу первого сумматора 11, а первый вход его подсоединен к выходу датчика 5 напряжения статора.Асинхронный двигатель 1 с выпрямителем 2, инвертором 3, дросселем 12 и шунтом 13 образуют асинхронновентил ьный каскад 14.64теля, т. е, ЭДС ротора Едр, осуществляется суммированием сигналов, пропорциональных выпрямленному напря-, жению ротора О,1 г и отдельным составляющим падений напряжения в роторной цепи согласно выражению (1).Функциональный преобразователь 9 реализует зависимость Оф=Г(1), а блок 10 умножения служит для выде пения си гнала пропорционального произведению выпрямленного тока на скольжение 5.Коэффициент усиления сумматора по каждому входу вычисляется согласно выражению (1) .При подключении асинхронного двигателя 1 к сети напряжение ротора измеряется датчиком 4 напряжения ротора и подается на преобразователь 7 среднеквадратичных значений, кото рый обеспечивает эффективное выделение постоянной составляюцей. выпрямленного напряжения ротора О в гюлном диапазоне изменения его частоты. Свыхода преобразователя 7 среднеквадратичных значений сигнал, пропорциональный выпрямленному напряжению ротора О,поступает на второй вход втоаРрого сумматора 8. На первый вход второго сумматора 8 поступает сигнал,пропорциональный выпрямленному токуЯ . На третий вход второго сумматора 8 поступает сигнал с выхода блока10 умножения, пропорциональный произведению 1 5. На четвертый входвторого сумматора 8 поступает сигнал,пропорционал ьный произведению 1.".Таким образом, на выходе второгосумматора 8 выделяется сигнал, пропорциональный ЭДС ротора, а соответственно, и скольжению двигателя 3 10105Устройство работает следующим образомИзмерение скорости вращения асинхронного двигателя выполняется в соответствии с зависимостью, 3и=1(1-) 20 где х - индуктивное сопротивлениефазы двигателя, приведенное к обмот ке рот ор а;О - выпрямленное напряжение ротораа;25г, вактивное сопротивление фазыротора;г- активное сопротивление фазы1статора, приведенное к об-.мотке ротора;1 - выпрямленный ток,5 - скольжение асинхронного двигателя;Яугол коммутации.За ви си мост ь э кви валент ного акти вно - го сопротивления асинхронного двига- Зю теля, приведенного к роторной цепиот 5 и 1 объясняется изменением индуктивного сопротивления в контуре коммутации роторных вентилей при различных скольжениях и появлени ем угла опережения включения роторных вентилей по сравнению с естественным. Это возникает вследствие уменьшения анодного напряжения на вентиле, выходящем иэ работы. Снижение анодного 4 з напряжения обусловлено падением напряжения на активном сопротивлении Фазы двигателя. Активное сопротивление фазы статора г, незначительно зависит от влияния комМутации. 50Принимая это допуцение, выражение для ЭДС ротора принимает следующий=Ки,При сравнении сигнала., пропорционального скольжению двигателя, с постоянной величиной (эталонное напря жение) выделяется сигнал, пропорциональный скорости врацения двигателя.Для асинхронно-вентильного каскада выпрямленная ЭДС ротора, пропорциональная скольжению, определяется из выражения 0 =КЕ=Киб,где К - коэффициент прогюрциональности.Этот сигнал гюдается на второйвход первого сумматора 11. Сигнал,пропорциональный напряжению статора, одновременно являющийся эталонным напряжением, измеряется датчиком5 напряжения статора и подается напервый вход первого сумматора 11.Выделение си гнала; пропорционального скольжению асинхронного двигаПервый сумматор 11 вычисляет раз ность сигналов, которые подаются на его входы, На выходе этого блока аиделяется сигнал, пропорциональный101056 ф 3скорости вращения асинхронного дви -гателя Кроме того, первый сумматор 11 учитывает изменение ЗДС ротора, связанное с колебаниями напряжения питающей сети, так како"сР Кд где КА - коэффициент трансформацииасинхронного дви гателя,Преобразователь 7 среднеквадрати ч.15ных значений содержит формирователь,модуля ФИ, управляющее устройствоУУ, ключ К, два операционных усилителя У 1 и У и конструктивные элементы. Средневыпрямлениое значениенапряжения ротора получается интегрированием выпрямленного сигнала(Ор (й)/ за время иТ, кратное периоду Т, и делится на ИТ. Выходное напряжение идеал ьного инте грат ора 30где г =ВС - постоянная времени интегЬрирования . 4Преобр аз овател ь средне квадр ати чных значений обеспечивает кратностьпостоянной времени гВС периоду Т, т,е, ВСАТ, При этом отношение и/вподдерживается постоянным дпя любых значений Т.8 ы пря мпе нное напря жени е ротор а свыхода формирователя модуля ФМ пода. ет ся на вход инте гри рующе го фил ьтр а с синхронным временным квантованием сигнала, построенного по замкнутойсхеме.фильтр содержит интегратор, собра.нный на усилителе. 1, и устройство выборки-хранения ( ключ К, запоминающий, конденсатор С и повторитель напряжения, собранный на усилителе ."). 8 начале каждого периода упри прохождении входного сигнала через нулевой уровень) ключ К замыкается и остает ся в замкнут ом состоя ни и в течение короткого интервала, времени Ь, гТ, достаточного для заряда конденсатора С. Ключ К коммутируется управляющим устройством УУ. При - о =1 где К, - коэффициент передачР устройства выборки-хранения, быстродействие фильтра максимально и составляет один период Т во всем диапа зоне измерения Ор,й), Это обеспечивает повышение точности и быстродействия устройства.О Ю 564 Сост а ви тел ь М. Х ау ст овиль Техред Т,Наточка КорректорИ.Юулл з 2482 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,НИИПИ 13035 ираж 871 Государственно елам изобретении Москва, 3(-35, Подпи сноекомитета СССРи открытийаущская наб., д, 4/