Устройство для определения скольжения асинхронного двигателя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ав Жаи ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕГЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Днепропетровский горный институт им. Артема(56) Авторское свидетельство СССРУ 817880, кл. Н 02 К 1500,О 01 Р 3/56, 1981.Авторское свидетельство СССРИф 1140043, кл. О 01 Р 3/56, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯСКОЛЬЖЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов общепромышленных механизмах. Цельюизобретения является повышение точности и увеличение быстродействия,С этой целью устройство для определения скольжения асинхронного двигателя снабжено ключом 3, управляемым по сигналам нуль-органа 5 и генератора импульсов 10, блоком 1преобразования координат, детекторо(51)4 5 01 Р 356, Н 02 Р 7/42 6 выходом сседи.енным с входами мяс штабных блоков 7-9, Входы детектора 6 и нуль-органе 5 подключены к датчикам -.оковОдин управляющий вход блока1 сседвен с вьгхсдсм ключа 3, я двя других упоявл:ющи; входя блока 1 через б. в ;с:;и ,2, 3 выдеяения де:ствительной1 нимсй составляющих напряжения - : выходами датчиков 2 напряжения стяторя асинхронного двигателя. Первый выход блокапогк.":ючек к перв.му входу вы.чтете;:я (В 1 1 л, я вторсй -,ь;-оп -. к нервым вхот:ям В 15 с, в-,сре вх .-ь укязянных вычнтятелет- псдк.;ю". ".-.; х в 1 хгдям масштабв .ых блоков 7-9, Выход В :4 соединен с первым:. входами блско 4, 20 целения., вторые входы кторых подключены к выходам В 151 б, Выходы блоксв 4,. 20 через Лункц .скальные преобрязова- ф" тели я"с 18,20 св.;заны с входами В 17. В результате в устройстве опредегечие скольжения производят ня основе анализа электромагнитных процессов в двигателе без применения токодягчикя, 2 ил,35 Изобретение относится к электроехнике и может быть использованоя управления асинхронными двигателями общепромышленных механизмов, в которых скольжение используется как регулируемый параметр.елью изобретения является повы 1 пение точности и увеличение быстро ействия. ОНа фиг. представлена функциональная схема устройства для определения скольжения асинхронного двигателя; на Фиг.2 - векторная диаграмма двигателя, 15Устройство для определения скольжения содержит датчик 1 фазных то,ков, датчик 2 Фазных напряжений,уп- равляющий ключ 3 и первый блок 4 де- ления, 20В устройство для опредеенияскольжения введены нуль-орган 5., детектор,б, первый, второй и третий масштабные блоки 7-9, генератор 10 импульсов, блок 11 преобразования 25 координат с тремя входами и двумя выходами, блок 12 выделения действительной составляющей напряжения статора, блок выделения мнимой составляющей напряжения статора 13, первый, 30 второй, третий и четвертый вычитатели 14-17, первый и второй преобразователи 18 и 19 функции арктангенса и второй блок 20 деления,Выходы датчика 1 фаэных токов подключены к соответствующим входам нуль-органа 5 и детектора 6, выход которого подключен к входам масштабных блоков 7-9.ыход нуль органа 5 подключен к 40 управляющему входу управляемого ключа 3, соединенного входом с выходом генератора 10 импульсов, а выходом - с первым управляющим входом блока11 преобразования координат, второй 45 и третий управляющие входы которого соответственно через блок 12 выделения действительной составляющей напряжения статора и блок 13 выделения мнимой составляющей напряжения статора подключены к соответствующим выходам датчика 2 фазнъх напряжений. Первый и второй выходы блока 11 преобразования координат подключены к первым входам вычитателей 14 и 15,55 вторые входы которых соединены соответственно с выходами масштабных блоков 7 и 8, второй выход блока 11 преобразования координат и выход масштабного блока 9 подключены к входамвычитателя 16.Выходы вычитателей 14 и 15 подключены к входам блока 4 деления, Выходы вычитателей 14 и 16 подключенык входам блока 20 деления, выходыблоков деления 4 и 20 соответственночерез Функциональные преобразователи 18 и 19 функций арктангенса подключены к входам вычитателя 17, въ 1 ход которого образует выход устройства для определения скольжения асинхронного двигателя,В блоке 11 преобразования координат из последовательности импульсов,вырабатываемых генератором 10 импульсов, синтезируются гармоническиефункции и осуществляется переход измеренных составляющих напряжения статора во вращающуюся систему координат, действительная ось которой совпадает с вектором тока статора,Поясним положения, на которыхоснована работа рассматриваемого устройства.На фиг. 2 изображена векторнаядиаграмма асинхронного двигателя длямомента времени, когда результирующий вектор тока совпадает с действительной осью системы координат,Таккак вектора ЭДС (вектора ОА ОА,ОАэ) образуют прямой угол с соответствующими векторами потокосцепления(векторами ОС ОС, ОС 1, а скольжение пропорционально углу А ОА э илиС ОСэ, то скольжение можно определйть по выражению-1 В фдогде х Х, - индуктивное сопротивление рассеяния и переходное индуктивное сопротивление статора соответственно.Выражение (11 дает возможностьопределить скольжение. Для этого надо определить момент времени, когдарезультирующий вектор тока совпадает с действительной осью, т.е. займет положение, изображенное на векторной диаграмме, определить в этотмомент времени проекции вектора напряжения на действительную 11 и мниомую П, оси и, кроме того, по зара142 10 20 25 30 35 40 нее измеренным параметрам двигателя(активному В, индуктивному сопротивлению рассеяния х, и переходномуиндуктивному сопротивлению статораХопределить падение напряжения на1соответствующих сопротивлениях двигателя. Подставляя полученные значениянапряжений в формулу (1)определяем скольжение.Устройство для определения скольжения асинхронного двигателя работает следующим образом,По шинам А, В и С напряжение подается к асинхронному двигателю, Фазные токи измеряются датчиками 1 тока,а фазные напряжения измеряются датчиками 2 напряжения и подаются в блок12 определения действительной составляющей напряжения и в блок 13 определения мнимой составляющей напряжения.В блоке 12 по фазным напряжениям фазА, В и С формируется сигнал П 1 (проекция результирующего вектора напряжения на действительную ось), а вблоке 3 по фазным напряжениям фаэ Ви С формируется сигнал П (проекциярезультирующего вектора напряженияна мнимую ось, Выходные сигналы датчиков тока фаз А, В и С подаются надетектор б, а фаэ В иС - на нуль-орган5. В момент перехода линейного токачерез нуль на выходе нуль-органа 5 появляется сигнал, который навремя, равное периоду или кратноевремени периода, открывает ключ 3 иимпульсы от генератора 10 стабильнойчастоты начинают поступать на первыйвход блока 11 преобразования координат.Благодаря тому, что ключ 3 открывается, когда линейный ток фаэ В и Спроходит через нуль, осуществляетсясинхронизация работы устройства с положением вращающегося вектора тока.,Для повышения точности синхронизациичастота генератора 10 импульсов должна значительно (на два-четыре порядка) превосходить частоту сети, Таккак блок преобразования координатотносительно просто выполнить нафункциях Уолша, то для их формирования частоту генератора 10 импульсовцелесообразно принять 32 10 Г или3210 Г или 32 10 Г (Г - частотапитания двигателя).Таким образом, на первый вход. блока 11 преобразования координат пода- .ется последовательность. импульсов 9037от генератора 1 О импульсов, на второй вход блока 11 подается сигнал(выход блока 12), а на третийвход блока 11 подается сигнал П ,5(выход блока 13), В блоке 11 осуществляется переход к вращающейся системе координат согласно преобразованиям Парка 1.1 = - 1.1 э-и 2 ьГС + У соз 2.С, д= У соэ 2 ьИ + Б зхп 27 И. (2)3 оНа первом выходе блока 11 преобразЖания координат появляется сигнала на втором выходе - сигнал о фа .Сигналы с выхода детектора б подаются на масштабные блоки 7-9. В первом масштабном блоке 7 модуль тока (выходной сигнал детектора 6) умножается на переходное индуктивноесопротивление статора Х во второммасштабном блоке 8 модуль тока умно- .жается на индуктивное сопротивление рассеяния х а в третьем масштабном блоке 9 модуль тока умножается на активное сопротивление статора В.Первый масштабный блок 7 подает сигнал, пропорциональный величине 1 Х на второй вход вычитателя 14, на первый вход которого подается сигнал 11 , и на выходе первого вычи- . тателя 14 появляется сигнал 11о 1 Х,. Второй масштабный блок 8 подает сигнал, пропорциональный величине 1 х на второй вход вычитателя 15, на первый вход которого подается сигнал 11 о, и на, выходе второго вычитателя 15 появится сигнал .У,о. - Ех, Сигнал с первого вычитателя 14 подается напервый вход второго делителя 20, а сигнал с второго вычитателя 15 подается на первый вход первого 4 б делителя 4. Третий масштабный блок 9подает сигнал, пропорциональный величине 1 В, на второй вход. третьего вычитателя 16, на первый вход которогоподается сигнал 11 , а на выходеофб 0 третьего вычитателя 16 появится сигнал 11 -1 В, который подается наовторые входы первого делителя 4 ивторого делителя 20. Таким образом,в первом блоке 4 деления осуществля ется деление согласно первому членувыражения (1), а во втором блоке 20деления осуществляется деление сог ласно второму члену выражения (1)5 1429037Функциональное преобразование функ- действительнойт ьной составляющей напряжения статора, блок выделения мнимойции арктангенса.Блок 18 позволяет определить фа- составляющей напряжения статора перзовый сдвиг вектора ау, а лд ора я 11 а блок вый - четвертый вычитатели, первый19 - фазовый сдвиг вектора О 1 от- и второй Функци нора 1 Я(б 5. Ъ нк ональные преобраэова;носительно вектора тока. Выходнйе тели Функции РФГк ии а фтангенса и второй.сигналы функциональных преобразова- блок деле и , реления при этом выходы датчителей 18 и 19 подаются на входа чет- ка фазных токтоков статора подключеныо ам н ль-органа и детектора совертого вычитателя 17 который позво к входам утветственно выход которого подклюляет определить фазовый сдвиг векто- ответса Я относительно вектора щ, чен к входа ухо ам казанных масштабныхРаблоков выход нуль-органа подключенНа выходе четвертого вычитателя 17 блоков, д нук п авляющему входу управляемогопоявится сигнал, пропорциональный к Упрключа соединенного входом с выходомскольжению. 15 к эгенератора импульсов, а выходом;Таким образом, введение в устрой- с первым управляющим входом блокаство для определения скольжения преобразования координат, второй ий вхокоторого со-асинхронного двигателя нуль-органа, . третий управляющи вх дь Гтора дополнительных масштаб ответственно через лок выделенияй нап яже-., ных блоков, генератора импуль- . действительной составляющей н рб ок вь еления мнимойсов, блока преобразования координат, ния статора и л дблоков выделения составляющих напри- составляюще" рй нап яжения статора под-.татора преобразователей Функ- ключены к соответствующим выходамций арктангеиса и дополнительного 25 датчика Фазных .напряжени , п ри второй выходы блока преобразоваскольжение на основе анализа элект- ния координат дпо ключены .к первымромагнитных процессов в двигателевходам п ре вого и второго вычитателябеэ применения токодатчика, что упро" соответстве , Рнно вто ые входы которыхщает конструкцию, уввеличивает точ- З 0 соединены соответственно с выходаминость и быстродействие устройства по первого и второго масшта ных лсравнению с известным решением, второй вь дпсо блока преобразованиякоординат и выход третьего масштабФормула и э о рб е т е н и я ного блока подключены к входам третье 35 о вычита геля, выходь 1 первого и вУстройство для определения сколь" рого вычитателей подключены к входамния асинхронного двигателя, содер- первогоже дблока еления, а выходы перзных т ей по ключежащее датчики фазных тф зных токов и напря- вого и третьего вычитател джени статора, уйправляемый ключ и ны к входам второго блока деления,ч а ю - выходы первого и второго блоков дел -ч аю- епервый блок деления, о т л и ч а ю -ез пе вый ищ е е с я тем, что, с целью пелью повы-ния соответственно через первь иб - второй функциональные преобраэоват -ешения точности и увеличения ыстроли Ф нкций арктангенса подключены кействия,. введены нуль-орган, детек- ли Фу ци"деб- входам четвертого вычитателя, выходто пе вый, второй и третий масщта - втр Рльсов блок которого образует выхад устроистваные блоки, генератор импульсов, лок 45я определения скольженження асинхронпреобразования координат с тремя уп-длравляющими входами, блок выделения ного двигателя.142903",Составитель А.ЖилинТехред Л.Олийнык Корректс тай едактор С.Пекарь вПодписное Тираж 347 Закаэ 5119 иэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Госуда по делам иэ3035, Москва,твенно ретени 35, Ра комитета СССРоткрытийкая наб., д. 4