Устройство для определения параметров электропривода постоянного тока

Взамен ранее изданного СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1) С 05 В 23/02 ТЕТЫТИЯМ САН ТЕЛЬСТВ ель изобретения - расширение об применения за счет определения нительных динамических и статипараметров электропривода. Пос ная цель достигается включениемзамкнутого контура, обраэованвумя последовательно соединеннтеграторами, исследуемого диского звена и компенсирующего и изменением параметров компенни я, аст доп чески т авл в це ного ными ССС 977 ЧЕСКИХКТРОПРИ нами ч звена ка в эамкустойчивы ле чего по о техпор,п становятся ебания, по нсирующего ры исследу го вена д ре не у кие кол комле ар амет и области а такж утом армо арам онту ичес трам изме опвень т и лиро на постоянной времени электрмех ани че ской,ласти зобретение отн лируемого элек ожет быть испо сится кроприво а такК - коэффициентом передачи п На фиг, 1, 2, 3 представленыиз- звезовано иинамичес ов ерения трои ств а о регуматичес стемах а ньев в щего параметрНа Фег. 4мг работы устспособ.На фиг. 1 5, 6-временные диа ойства, реализующе они од димают ами 2 3 приняты следу перационный усилит Цеп ение об счет оп амичесознач аст работающии в интегрирующем режиме,операционный усилитель 2, работающийв интегрирующем режиме, инвертирукгщий усилитель - 3 с коэффициентом передачи 1, переменный резистор 4, задание амплитуды колебаний, источник5 постоянного напряжения, резисторрегулирующий частоту колебаний, оничитель 7 для ограничения амплитуды редел электр х и тока ява, а поэ- остояннытому 6,гр а ем ени яко постояннцепи,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГННТ СССР Н АВТОРСКОМУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТ И ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЗЛЕ ВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к регулируемого электропривода может быть использовано и дл ния параметров динамических в системах автоматического р ания .д ст ати ч ес ки ми пар аметря коэффициенты передачиескими - постоянные вреь изобретения - расширприменения способа заения дополнительных динстатических параметровда,ект о ропривод постоянногвеком второго порядактеризуется двумя ОБРЕТЕНИЯ змерения соответствколебаний, измеряемый электропривод8, якорь 9 электродвигателя, обмоткаО возбуждения, регулируемый источник 11 напряжения, датчик 2 тока,выключатель 13 обмотки возбуждения,иэодромное компенсирующее звено 14 спостоянной времени Т конденсатор 15с емкостью С, регулируемый резистор16 сопротивлением К, входной резистор 7 сопротивления К, корректирующее звено 18 (",Т"-образный фильтр спостоянной времени Т), ключ 19,Резисторы 20 сопротивлением К иК переменный конденсатор 21 емкостью С, изменяющий постоянную времени Т фильтра 18,Конденсатор 22 емкостью С, вклютченный в цепь обратной связи усилителявходной резистор 23 операционного 2 Оусилителя 1,Способ предусматривает измерениепараметров в три этапа,Этап 1. Измеряется частота коле,баний консервативного звена Й фиг.11, 25Для этого в соответствии с фигурой1(а) собирается консервативное звено,состоящее из двух последовательно соединенных операционных усилителей 1 и2 и отрицательной обратной связи, осу-ЗОществпяется инвертирующим усилителем 3.Задание амплитуды колебаний осуществляется переменным резистором 4от источника постоянного напряжения 5.Частота колебаний задается резистором 6.Амплитуда колебаний задается так,чтобы колебание напряжений на выходеусилителя 1 не ВыхОдили на 0 Гр аннче 4 рние ограничителя 7.На фиг. 4 показаны осциллограмьыизменения напряжения на выходе уси"лителей 1-01 и 2-У,Частота колебаний 1 определяетсяпо осциллограмме. То, что амплитудаколебаний не ограничена, видно иэ осциллограмма У.Этап 2. Измеряется Т и К . Дляэтого в соответствии с фигурой 2(а)вводят в к онтур к он сер в ати в но го з в енаэлектропривод 8.Выключателем 13 отключают обмоткувозбуждения 10. При этом колебания навыходе усилителя 1 будут возрастатьдо ограничения, так как суммарный фафэовый сдвиг становится больше 180С целью компенсации фаэового сдвига, вносимого измеряемыми электроприводом, вводят в контур компенсирующее звено 14, передаточная функция которогоИ(р)-Т, р+1,являющееся иэодромом.Для образования звена 14 последовательно с конде нс ат ор ом 15 емко ст ью С вводят переменный резистор 6,Изменяя время иэодрома резистором 16, добиваются восстановления устой" чивых неограниченных колебаний осциллограмма напряжений У 1, П и Т (фиге 2)По осцилограммам определяется частота ЙПо полученной постоянной времени изодромасудят о постоянной времени якорной цепиТ, =Т.Коэффициент п.редачи по току определяется иэ соотношения: ЕК (1) )тККгде К = - - - коэффициент передачии Кизодромного усилителя,Этап 3. Измерение электромеханической постоянной времени Тз, ДляЭнф этого, не меняя параметров компенсирующего звена 14, Включают выключателем 13 обмотку возбуждения 10 (фиг.З), Электропривод начнетвращаться. При этом колебания напряжения на выходе усилителя 1-У, будут ограничены.Для компенсации влияния вращающе" го электродвигателя на суммарный фазовый сдвиг (компенсации влияния ЭДС) ключом 19 включают звено 18 (рог.З),Передаточная функция второго компенсирующего звена имеет види(р) = --- - (2)Т 1 р+где Т - постояйная времениТ = - 1.; СФ 1 К+К, 5Компенсирующее звено определяет собой Т"образный фильтр, состоящий из резисторов 20 и конденсатора 21 с переменной емкостью. Изменяя постоянную времени фильтра, добиваются устойчивых неограниченных колебаний (фиг. 6).Как видно иэ осцнллограмьы, фор" ма изменения напряжения У, на выходе усилителя 1 имеет небольшое ограниче"(8) ние. Это связано с тем, что полностью скомпенсировать Т-образным фильтром влияние ЭДС нельзя, но можно скомпенсировать со сколь угодно малой погрешностью, Емкостью конденсатора 21 можно установить и затухающие колебания. Величина емкости Сэ подбирается так, чтобы колебания установились на грани затухания (малейшее изменение Сэ и колебаний будут затухать).Это обстоятельство даст возможность измерять Тэ с минимальной погр ешно ст ью.Измерив по осциллограммам (фигура 6 Р) частоту Г и зная постоянную времени компенс. Рующего звена 18 - ТФ 2) по формуле (3) определяют электромеханическую постоянную времени: 1Те а ш (3)эф" (И) ТРассмотрим предпосылки, допускающие применение консервативного звена не только для измерения частотных характеристик линейных динаькческих систем, но и в необходимом для него применении и режиме, обеспечивающем определение постоянных времени и коэф 4 ициентов передачи эл. привода.Известно, что фазовый сдвиг интегО рирующего усилителя, =90 , а двух последовательно соединенных интегрирующих усилителей(, +2=180Поэтому непременным условием существования консервативного звена является равенство фазового сдвига отрицательной обратной связи=- 180 . Если- 180, то амплитуда колебаний на выходе систеию с каждым периодом будет увеличиваться до тех пор, пока величина ее не достигнет напряжения питания (колебания системы расходящие- СЯ)Если ,(-180 , то амплитуда колебаний будет уменьшаться до неизменного установившегося значения (колебания систеиа сходящиеся).В заявляемом методе свойство консервативного звена существует только при условии у =-180используетфсся дпя измерения параметров электро- привода,Ввод компенсирующих звеньев преследует цель компенсации вносимого измеряемым объектом фазового сдвига.Частота колебаний консервативного звена при условии, что постоянные 7884 6времени интегрирукщих усилителей 1 и 2 равны (фиг, 1(а, определяется по формуле Т=Т, =ТС;-й,С,р,Зная Г 1 и Г, можно доказать справедливость формулы (1).При вводе объекта в контур консерввативного звена, частота колебаний изменится, Это видно из сравнения осцилло гр амм на фи г. 4 и 5, Оч евидно, что15 изменение частоты колебаний будет вызвано изменением общего коэффициентапередачи,Если консервативное звено фиг. 1имело коэффициент передачи 1 (форму 20 ла 2), то коэКициент передачи звенапо фиг. 2 будет отличный от единицы.Общий коэффициент передачи звенафиг. 2 определяется какгнгде Е - коэффициент передачи измеряемого электропривода;К - коэффициент передачи изодромцного звена,Частота 1 (фиг. 5) определится по30 формуле ККис (5)2 Я Т 21 ГГСравнивая формулы 4 и 5, можно видеть,что Кт определится по формуле (1), 35 Вывод формулы (3) для измеренияТ эмПри выводе формулы (3) использовано свойство якорной цепи электродвигателя постоянного тока менять своюпередаточную в заторможенном и вращающемся режиме 1/В.р 1(р) = ---Тр+1Т эмР/Кр (7)ы(р) -------вращающийся якорь.После иэмеРениЯ Т р включают обмотки возбуждения 10 и 21,формула (3) выводится, исходя изследующей предпосылки, Устойчивые гармонические колебания тока и скорости,55имеют место, когда все фазовые сдвиги- фазовый сдвиг, вносимый передаточной функцией (5),(12) 20 Формул а изобретения Способ определения статических и динамических параметров электроприво - да постоянного тока, состоящего из управляемого источника напряжения, электродвигателя постоянного тока и датчика тока якоря, основанный на воздействии на вход электропривода постоянного тока электрических гармонических колебаний, формируемых консервативным звеном, образованным двумя последовательно соединенными интеграторами, охваченными отрицательной обратной связью, при подаче на вход второго интегратора постоянного сигнала, и измерении частоты Г электрических гармонических колебаний, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения за счет определения дополнительных динамических и с - агсТ 8 Т +, (10),- фазовый сдвиг, вносимый иэодромом усилителя 2 с постоянной времениизодромау =+агсд Т (11),у - фазовый сдвиг, вносимый корректирующим звеном с постоянной времениТт на входе усилителя 1.Знак + показывает, что фазовыйсдвиг р прибавляется к фаэовому сдвигу консерв ативно го звена,На основании (8) можно утверждать15(, +Ч,+ Ч)=0а так каке 0=01+ТфТэТТф+Т = оэмИз формулы 12 выводится формула (3),На фиг. 3(б) дпя справки дана осциллограмма изменения скорости п.Наличие этой осциллограммы говорит о 25том что электропривод вращается. ст атических пар аметров электропРиводя, формируют цепь отрицательнойобратнои связи, используя ток якоряэлектропривода постоянного тока, отключают обмотку возбуждения электродвигателя электропривода постоянноготока, вводят в цепь замкнутого контура, образованного электроприводом иэлементами консервативного звена,изодромное компенсирующее звено с передаточной функцией Чр=Т, рН и с коэф 4 ициентом передачи Кд, изменяют постоянную времени изодромного компенсирующего звена до тех пор, пока взамкнутом контуре не установятся устойчивые гармонические колебания, измеряют частоту Г, этих колебаний и постоянную времени Т , изодромного компенсирующего звена, определяют постоянную времени Т якорной цепи и коэффициент передачи К электроприводапостоянного тока по формулам: ГК =. - -1 --т -;Со иПодключают обмотку возбуждения электродвигателя электропривода постоянного тока, в замкнутый контур вводят компенсирующее звено с передаточной1функцией М(р)= ---- , меняют постоТр+1янную времени компенсирующего звена с1 передаточной функцией И(р)= ---Т, р+1 до тех пор, пока в замкнутом контуре не установятся устойчивые гармонические колебания, измеряют постоянную времени Т компенсирующего звена с пе 1 редаточной функцией Ч(р) = --- иТр,р+1 частоту 2гармонических колебаний и определяют электромеханическую постоянную времени Т электропривода постоянно" го тока по формуле:1ф г9 м (2 КЕ 2 Т1397884 г. г.б СоставительТехред И. Ход орректор А.Осауленко р Е,Ре ГКНТ СССР роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О Заказ 3332 Тираж 66 ВНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, по -3 обретен Раушска Под пи сно ем и открытиямнаб., д. 4/5