Устройство для определения скольжения асинхронного двигателя
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в общепромышленных механизмах.Целью изобретения является повьппение 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 11 преобразования координат, детектором 6, выходом соединенным с входа.п-1 масштабных блоков 7-9, Входы детектора б к нуль-орг знй 5 подк.гЕочены к датчиклм токов ujv; Yпрзвля1оа;ий вход блока 11 соединен с выходом ключа 3, а два других упрявляюпдак входа fino- ка 11 через блоки 1., 13 выдепекия действительной и мнимой составляюя.,т5Х напряжения - с зыходаьш датчиков 2 напряжения статора асинхронного двигателя- Первый выход блока 1 подключен к первому входу вычитателя (в) а второй Еыуод - к первым входам В 15,;;5s Е- оры яходь укагяанных вычнтателгй подклю чень; к выходам масштабных блокоз 7-9, Выход В 54 соединен с первыми входами блоко : 4. 20 деления; вторые входы которых подключены к выходам В 15,16, Выходь; блоков 4j 20 через функднокальные преобраэователк arctg 8,20 связаны с. вxoдa ш В 17. В результате в устройстве опредапекие скольжения производят на основе анализа электромагнитных процесS сов в двигателе без применения токодатчика. 2 кл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОНИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ГЕНИЯ
К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 4214839/24-07 (22) 25.03.87 (46) 07.10,88, Бюл. 9 37 (71) Днепропетровский горный институт им. Артема (72) В.Л.Соседка, Л.Ф.Коломойцева, Д.И.Пружанский и В.Б,Верник (53) 621,313.333 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 817880, кл. Н 02 К 15/00, G 0I Р 3/56, 1981.
Авторское свидетельство CCCP
И 1140043, кл. G Ol P 3/56, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СКОЛЬЖЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в общепромышленных механизмах. Целью изобретения 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 1! преобразования координат, детектором (51)4 -.- 01 3/56 ч 02 Р 7/47
6, Выхо В Ом со ели:=.енным с Вхддями мясштабных блокОВ 7-9, Входы детектора
6 и н ль-opIIH-:.. 5 подклю ены к д;тчикам -:оков 1„ й,а. уп..Являющий вход бЛОКя 1 1 СОВ- н ЕН С Вьгходо" I КЛЮЧя 3, Я дВЯ других упоавл":ющих ВходЯ бло
:-",а !1 через б-;О,и,7., !3 Выдепения дc- .! BтвительIIQI". : мнимой,;;стявляюJ.,I ::, напряжения —: Выходами датчиков ? напряжения стяторя асинхронного двигателя Первый Выход блока !1 погк.":.очек к первому Входу вы,итате-.я (il)
1, 1 Ц Я B70P —:-..— ОГ Г О1ВЫМ ВХО
В i5,,::О, В-,=p;;c Вх .-,,ь указанных Вы .нг т я галет- погк,-ю., =".-;„.- с В:,Iyr я ям мясштяб.-.—.ых блоков 7-9, В.под В: 4 соединен с, ервым-. Вход=.ми блоко-. 4.:0 целе ния; BTGphIB Входы к >торь.х подключены к Выходам В 15„1б,, Выходь блокОВ 4, i 0 через Лункц,=.скальные преобразователи я"с tg 18,20 св.;зяны с входами
В 17. В результате R устройстве опредег;=-ие скольжения производят íà Основе анализа электромагнитных процессов В двигателе без применения токодягчикя. 2 ил, 1429037
Изобретение относится к электроехнике и может быть использовано я управления асинхронными двигателями общепромышленных механизмов, в которых скольжение используется как регулируемый параметр.
1!елью изобретения является повы1пение точности и увеличение быстро ействия. !О
На фиг.! представлена функциональная схема устройства для определения скольжения асинхронного двигателя; на фиг.2 - векторная диаграмма двигателя, 15
Устройство для определения скольжения содержит датчик фазных то,ков, датчик 2 фазных напряжений,уп равляющий ключ 3 и первый блок 4 де ления, 20
1 ! В устройство для опреде ения скольжения 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 l фаэных токов подключены к соответствующим входам нуль-органа 5 и детектора 6, выход которого подключен к входам масштабных блоков 7-9.
Выход нуль-органа 5 подключен к 40 управляющему входу управляемого ключа 3, соединенного входом с выходом генератора 10 импульсов, а выходом— с первым управляющим входом блока.
11 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 фазных напряжений.
Первый и второй выходы блока ll 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 ll преобразования координат и выход масштабного блока 9 подключены к входам вычитателя 16.
Выходы вычитателей !4 и 15 подключены к входам блока 4 деления, Выходы вычитателей 14 и 16 подключены к входам блока 20 деления, выходы блоков деления 4 и 20 соответственно через функциональные преобразователи 18 и 19 функций арктангенса подключены к входам вычитателя 17, выход которого образует выход устройства для определения скольжения асинхронного двигателя, В блоке ll преобразования координат из последовательности импульсов, вырабатываемых генератором 10 импульсов, синтезируются гармонические функции и осуществляется переход измеренных составляющих напряжения статора во вращающуюся систему координат, действительная ось которой совпадает с вектором тока статора.
Поясним положения, на которых основана работа рассматриваемого устройства.
На фиг. 2 изображена векторная диаграмма асинхронного двигателя для момента времени, когда результирующий вектор тока совпадает с действительной осью системы координат,Так как вектора ЭДС (вектора ОА,, ОА
ОАэ) образуют прямой угол с соответствующими векторами потокосцепления (векторами ОС,, ОС, ОС 1, а скольжение пропорционально углу А ОА > или
С ОС, то скольжение можно определйть по выражению
U30 Тх
S = агс1р; — — — — ——
11, U<, — ZX,.
- 8rctg — — — — — —, (1)
- IH до
I где х,, Х, — индуктивное сопротивление рассеяния и переходное индуктивное сопротивление статора соответственно.
Выражение (1) дает возможность определить скольжение. Для этого надо определить момент времени, когда результирующий вектор тока совпадает с действительной осью, т.е. займет положение, изображенное на векторной диаграмме, определить в этот момент времени проекции вектора напряжения на действительную U и мнио мую U< оси и, кроме того, по зара142
15
40 нее измеренным параметрам двигателя (активному R, индуктивному сопротивлению рассеяния х и переходному индуктивному сопротивлению статора
Х определить падение напряжения на
1 соответствующих сопротивлениях двигателя. Подставляя полученные значения напряжений 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 блок
12 определения действительной составляющей напряжения и в блок 13 определения мнимой составляющей напряжения.
В блоке 12 по фазным напряжениям фаз
А, В и С формируется сигнал U (проекция результирующего вектора напряжения на действительную ocoo), а в блоке 13 по фазным напряжениям фаэ В и С формируется сигнал U (проекция результирующего вектора напряжения на мнимую ось, Выходные сигналы датчиков тока фаз А, В и С подаются на детектор 6, а фаэ В иС вЂ” на нуль-орган
5. В момент перехода линейного тока через нуль на выходе нуль-органа 5. появляется сигнал, который на время, равное периоду или кратное времени периода, открывает ключ 3 и импульсы от генератора 10 стабильной частоты начинают поступать на первый вход блока 11 преобразования координат.
Благодаря тому, что ключ 3 открывается, когда линейный ток фаэ В и С проходит через нуль, осуществляется синхронизация работы устройства с положением вращающегося вектора тока. .Для повышения точности синхронизации частота генератора 10 импульсов должна значительно (на два-четыре порядка) превосходить частоту сети. Так как блок преобразования координат относительно просто выполнить на функциях Уолша, то для их формирования частоту генератора 1О импульсов целесообразно принять 32" 10 f или
32 ° 10 f или 32 10 f (f - частота питания двигателя).
Таким образом, на первый вход. блока 11 преобразования координат пода- . ется последовательность. импульсов
903/ от генератора 10 импульсов, на второй вход блока Il подается сигнал (выход блока 12), а на третий вход блока Il подается сигнал U ,5 (выход блока 13), В блоке II осуществляется переход к вращающейся системе координат согласно преобразованиям Парка
U = — 11 sin 2ii ft + U cos 2iift, д
= U cos 2i ft + U sin 27ft. (2) !о
На первом выходе блока 11 преобразЖания координат появляется сигнал а на втором выходе — сигнал
1о
11а
Сигналы с выхода детектора 6 подаются на масштабные блоки 7-9. В первом масштабном блоке 7 модуль тока (выходной сигнал детектора 6) умножается на переходное индуктивное
i сопротивление статора Х,, во втором масштабном блоке 8 модуль тока умно- . жается на индуктивное сопротивление рассеяния х,, а в третьем масштабном блоке 9 модуль тока умножается на активное сопротивление статора R.
Первый масштабный блок 7 подает сигнал, пропорциональный величине
IX, на второй вход вычитателя 14, l на первый вход которого подается сигнал 11, и на выходе первого вычи- . тателя 14 появляется сигнал U о
IX . Второй масштабный блок 8 подает сигнал, пропорциональный величине
Тх,, на второй вход вычитателя )5, на первый вход которого подается сигнал 11,1о, и на, выходе второго вычитателя 15 появится сигнал 11 1„,. — Ex, Сигнал с первого вычитателя 14 подается на первый вход второго делителя 20, а сигнал с второго вычитателя
15 подается на первый вход первого
45 делите. я 4. Третий масштабный блок 9 подает сигнал, пропорциональный величине IR на второй вход. третьего вычитателя 16, на первый вход которого подается сигнал U, а на выходе о
5р третьего вычитателя 6 появится сигнал U -IR который подается на о вторые входы первого делителя 4 и второго делителя 20. Таким образом, в первом блоке 4 деления осуществля55 ется деление согласно первому члену выражения ()), а во втором блоке 20 деления осуществляется деление сог ласно второму члену выражения (1) ° . В блоках 18 и 19 осуществляется
5 1429037 функциональное преобразование функ- действительной т ьной составляющей напряжения статора, блок выделения мнимой ции арктангенса.
Блок 18 позволяет определить фа- составляющей напряжения статора, перзовый сдвиг вектора я11, а л д ора я11 а блок вый - четвертый вычитатели, первый .19 — фазовый сдвиг вектора )coLp от- и второй функци н и нк оналъные преобраэова;носительно вектора тока, Выходнйе тели функции РОМ к ии а фтангенса и второй .сигналы функциональных преобразова- блок деле и, р еления при этом выходы датчителей 18 и 19 подаются на входц чет- ка фазных ток токов статора подключены о ам н ль-органа и детектора совертого вычитателя 17, который позво- 10-к входам у тветственно выход которого подклюляет Определить фазовый сдвиг векто- ответс а 5 Ар относительно вектора )(3, чен к входа у хо ам казанных масштабных
Ра блоков выход нуль-органа подключен
На выходе четвертого вычитателя 17 блоков д ну к п авляющему входу управляемого появится сигнал, пропорциональный к упр ключа соединенного входом с выходом скольжению. 15 генератора импульсов, а выходом .—
Таким образом, введение в устрой- с первым управляющим входом блока ство для определения скольжения преобразования координат, второй и и вхо которого со асинхронного двигателя нуль-органа, . третий управляющи вх дь
Г тора дополнительных масштаб- 20 ответственно через лок выделения и нan яже-., ных блоков, генератора импуль- ° действительной составляющей н р б ок вь еления мнимой сов, блока преобразования координат, ния статора и л д блоков выделения составляющих напря- составляюще" р и нап яжения статора под-. татора ПреобРаэователей фУнк- . ключены к соответствующим выходам ций арктангеиса и дополнительного 26 датчика фазных .напряжени, и р и второй выходы блока преобразоваскольжение на основе анализа элект- ния координат д по ключены .к первым
1 ромагнитных процессов в двигателе входам и р е вого и второго вычитателя беэ применения токодатчика, что упро соответстве, p нно вто ые входы которых щает конструкцию, ув 30 соединены соответственно с выходами ность и быстродействие устройства по первого и второго масшта ных л сравнению с известным решением, второй вь д псо блока преобразования координат и выход третьего масштабФормула и э о р б е т е н и я ного блока подключены к входам третье35 ro BbplHTaTenH выходы nepBoro и втоУстройство для определения сколь" рого вычитателей подключены к входам ния асинхронного двигателя, содер- первого ! же д блока еления, а выходы перзных т ей по ключежащее датчики фазных т ф зных токов и напря- вого и третьего вычитател д жени статора, у и правляемый 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 и щ е е с я тем, что, с целью п елью повы- ния соответственно через первь и б — второй функциональные преобраэоват— ешения точности и увеличения ыстроли ф нкций арктангенса подключены к ействия,- введены нуль-орган, детек- ли фу ци" де б- входам четвертого вычитателя, выход то пе вый, второй и третий масшта — в .тр, р льсов блок которого образует выход устроиства
HblB блОки у генератОР импульсОв лОк 4> я определения скольжен ження асинхронпреобразования координат с тремя уп- дл равляющими входами, блок выделения ного двигателя.
1429О37
Составитель А.Жилин
Техред Л. Олийнык
Корректор Л.Патай
Редактор С.Пекарь
Закаэ 5119/42
Тираж 847
Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэдбретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
