Способ измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя

Номер инновационного патента: 21033

Опубликовано: 16.03.2009

Авторы: Умурзакова Анара Даукеновна, Мельников Виктор Юрьевич

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электроприводах для измерения угловой скорости вращения в установившихся и переходных режимах.
Технический результат изобретения - повышение точности измерения угловой скорости вращения в динамических режимах работы электропривода и упрощение способа измерения.
Способ измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя заключается в том, что измеряют мгновенные значения фазных токов и напряжений двух фаз обмоток статора трехфазного асинхронного электродвигателя. Далее с учетом измеренных фазных токов ia, ib и фазных напряжений uа, ub соответственно фаз А и В (или ib, ic и ub, ис соответственно фаз В и С, либо ia, ic и ua, ис соответственно фаз А и С), известных активных сопротивлений обмотки статора Rs и приведенного ротора R'r, полных индуктивностей обмотки статора Ls и приведенной обмотки ротора L'r, взаимной индуктивности обмоток статора и ротора Lμ, постоянной времени обмотки ротора T'r, определяемой как отношение приведенной полной индуктивности L'r к приведенному активному сопротивлению обмотки ротора R'r, коэффициента α, определяемого как отношение полной индуктивности обмотки статора Ls к приведенной полной индуктивности обмотки ротора L'r, коэффициента β, определяемого как отношение взаимной индуктивности обмоток статора и ротора Lμ к приведенной полной индуктивности L'r, измеренного мгновенного значения угловой скорости ωu(t), динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости ∆ωuнт(t), динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости ∆ωдиф(t), рассчитывают угловую скорость вращения трехфазного асинхронного электродвигателя ω по формуле:
,
где

Текст

Смотреть все

(51) 01 3/10 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ электродвигателя. Далее с учетом измеренных фазных токов ,и фазных напряжений а,соответственно фаз А и В (или ,и , ис соответственно фаз В и С, либо ,и , ис соответственно фаз А и С), известных активных сопротивлений обмотки статораи приведенного ротора , полных индуктивностей обмотки статораи приведенной обмотки ротора , взаимной индуктивности обмоток статора и ротора ,постоянной времени обмотки ротора,определяемой как отношение приведенной полной индуктивностик приведенному активному сопротивлению обмотки ротора , коэффициента,определяемого как отношение полной индуктивности обмотки статорак приведенной полной индуктивности обмотки ротора ,коэффициента , определяемого как отношение взаимной индуктивности обмоток статора и роторак приведенной полной индуктивности ,измеренного мгновенного значения угловой скорости,динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости нт, динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости диф, рассчитывают угловую скорость вращения трехфазного асинхронного электродвигателяпо формуле(72) Мельников Виктор Юрьевич Умурзакова Анара Даукеновна(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Инновационный Евразийский университет(56) Мельников В.Ю., Бородацкий Е.Г. Косвенный контроль координат асинхронного короткозамкнутого двигателя. Ллматы Деп. в КазгосИНТИ. 1994, вып. 1,4530/Ка 93, с.1-15(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электроприводах для измерения угловой скорости вращения в установившихся и переходных режимах. Технический результат изобретения - повышение точности измерения угловой скорости вращения в динамических режимах работы электропривода и упрощение способа измерения. Способ измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя заключается в том, что измеряют мгновенные значения фазных токов и напряжений двух фаз обмоток статора трехфазного асинхронного 21033 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электроприводах для измерения угловой скорости вращения в установившихся и переходных режимах. Известен способ для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя Тун А.Я. Системы контроля скорости электропривода. М. Энергоатомиздат,1984, с.108-109, основанный на использовании небольших электрических машин - тахогенераторов. Асинхронный тахогенератор имеет шихтованный статор, с двумя обмотками задающей и приемной, сдвинутыми относительно друг друга на 90. Ротор, закрепленный на оси,представляет собой полый тонкостенный цилиндр из немагнитного металла (дюраль, бронза). Внутри ротора расположен цилиндр из шихтованной стали. Известный способ осуществляем следующим образом. Подается на задающую обмотку переменного синусоидальное напряжение 3 при этом ротор играет роль размагничивающего короткозамкнутого витка. До начала вращения магнитный поток Ф,образованный задающей МДС и реакцией ротора,проходит только по продольной оси и не попадает в приемную обмотку. При вращении ротора в его частях,пересекающих силовые линии потока Ф возникает ЭДСее действие приводит к протеканию тока в верхних и нижних слоях ротора и созданию магнитного потока поперечной оси Ф. Мгновенное значение ЭДС , связанной с линейной скоростью ротораи индукциейпродольного потока, определяется выражением,60 где ,- длина активной части и диаметр ротораугловая скорость ротора- частота сети, питающей задающую обмотку. Поскольку ,и- величины постоянные, можно записать Ф, тогда амплитуда ЭДС Ф 2 Под действием поперечного магнитного потока Ф, в приемной обмотке индуктируется ЭДС Еп,имеющая частоту питающей сетип 4,44 КфпФ Для каждого тахогенератора все параметры,кроме потока, являются неизменными поэтому пФ. Анализ показывает, что в приемной обмотке тахогенератора при вращении ротора возникает периодическая ЭДС амплитуда наведенной ЭДС пропорциональна скорости ротора, а частота равна частоте сети, питающей задающую обмотку. Способ обладает рядом недостатков. Основной из них заключается в том, что информация об угловой скорости вращения электродвигателя может быть получена на основе дополнительной,механически присоединенной к электродвигателю микромашины переменного тока,требуется тщательная установка микромашины и механическое сочленение с вращающимися частями электропривода. Это снижает точность измерения угловой скорости вращения в динамических режимах работы электропривода, также применение тахогенератора нецелесообразно по стоимостным ограничениям, другим существенным недостатком способа является его сложность. Наиболее близким и взятым за прототип является способ измерения скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя Мельников В.Ю., Бородацкий Е.Г. Косвенный контроль координат асинхронного короткозамкнутого двигателя. Алматы Деп. в Казгос ИНТИ, 1994, вып. 1,4530/Ка 93, с.1-15.,заключающийся в том, что измеряют мгновенные значения фазных токов и напряжений обмоток статора электродвигателя и,проведя соответствующие преобразования этих величин в токи и напряжения обмоток статора и ротора по осямирассчитывают величину угловой частоты вращенияпо формулам 21033 вращения трехфазного асинхронного электродвигателя заключается в том, что измеряют мгновенные значения фазных токов и напряжений двух фаз обмоток статора асинхронного электродвигателя. Далее с учетом измеренных фазных токов ,соответственно фаз А и В или ,соответственно фаз В и С, либо ,соответственно фаз А и С и фазных напряжений иа,соответственно фаз А и В или , ис соответственно фаз В и С, либо иа, ис соответственно фаз А и С,подводимых к статору, и известных активном сопротивлении обмотки статораи активном сопротивлении приведенного ротора , полной индуктивности обмотки статораприведенной полной индуктивности обмотки ротора , взаимной индуктивности обмоток статора и ротора ,постоянной времени обмотки ротора,определяемой как отношение приведенной полной индуктивностик приведенному активному сопротивлению обмотки ротора , коэффициента,определяемого как отношение полной индуктивности обмотки статорак приведенной полной индуктивности обмотки ротора ,коэффициента , определяемого как отношение взаимной индуктивности обмоток статора и роторак приведенной полной индуктивности ,измеренного мгновенного значения угловой скорости,динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости нт, динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости диф, рассчитывают угловую скорость вращения трехфазного асинхронного электродвигателяпо формуле где- полная индуктивность обмотки статора- приведенная полная индуктивность обмотки ротора- взаимная индуктивность обмотки статора и ротора- индуктивность обмотки рассеяния обмотки статора- приведенная индуктивность рассеяния обмотки ротора,- соответственно активные сопротивления обмоток статора и приведенного ротора- число пар полюсов Мэ - электромагнитный момент, развиваемый двигателем Мс - момент статического сопротивления- момент инерции вращающихся частей- угловая скорость ротора. Способ обладает рядом недостатков. Основной из них заключается в том, что информация об угловой скорости вращения может быть получена с некоторой задержкой времени из-за погрешности в результате большого количества преобразований и их сложности. В связи с этим поставлена задача разработать способ измерения угловой скорости трехфазного асинхронного электродвигателя более точный,имеющий меньшее количество преобразований и меньшую погрешность измерения. Технический результат изобретения - повышение точности измерения угловой скорости вращения в динамических режимах работы электропривода и упрощение способа измерения. Технический результат изобретения достигается тем, что способ измерения угловой скорости( ) 1 инт ( )диф ( ) ,Способ осуществляется следующим образом. Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1), на котором изображена схема для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя. Схема содержит источник питания 1,трехфазный асинхронный электродвигатель 2,датчики тока 3, 4, датчики напряжения 5, 6, блок вычисления угловой скорости вращения 7, блок индикации 8. Для анализа процессов в трехфазном асинхронном электродвигателе использована общепринятая математическая модель обобщенной двухфазной электрической машины, которая с высокой степенью адекватности отражает происходящие в электродвигателе процессы. Модель представлена системой дифференциальных и алгебрических уравнений (2), содержащей все параметры электродвигателя и переменные,характеризующие его электрическое, магнитное и механическое состояние где- скорость вращения координатной системы- полная индуктивность обмотки статора- приведенная полная индуктивность обмотки ротора- взаимная индуктивность обмотки статора и ротора- индуктивность обмотки рассеяния обмотки статора- приведенная индуктивность рассеяния обмотки ротора,- соответственно активные сопротивления обмоток статора и приведенного ротора, , ,-напряжения статора и приведенные напряжения ротора по соответствующим осям, , ,- токи статора и приведенные токи ротора по соответствующим осям- число пар полюсов Мэ - электромагнитный момент, развиваемый двигателем Мс - момент статического сопротивления- момент инерции вращающихся частей- угловая скорость ротора. Поскольку в асинхронном двигателе питающие напряжения подводят к обмотке статора, то для упрощения измерительного блока целесообразно скорость вращения координатной системы приравнять к нулю 0. Составляющие напряжения обмоток ротораитакже примем равными нулю, так как обмотка ротора замкнута накоротко и электрическая энергия к нему не подводится 0. В уравнения (2) входит скорость вращения ротора двигателя. Однако она не может быть непосредственно определена, так как для этого необходимо обеспечить получение информации о мгновенных значениях токов обмоток статора и ротора, а также напряжения обмотки статора в двухфазной системе координат. Для получения приемлемых выражений для угловой скорости двигателя была получена следующая система уравненийПоставив первое, второе, третье и четвертое выражения в пятое и шестое уравнения системы (3) получим Первое и второе выражения системы (4) подставив в седьмое уравнение системы (3) получим Проведя некоторые преобразования с выражением (5), получим значение скорости вращенияв виде (6)3( Тогда, с учетом преобразований, получим для выражения инт и диф Для полученных выражений 8 и 9 примем следующие обозначения Окончательно получим следующую формулу для измерения угловой скорости вращения- измеренное мгновенное значение угловой скорости инт ( )- динамическая интегральная составляющая относительного значения угловой скорости( ) диф ( )( ) ( ) динамическая дифференциальная фазных токов ,на фазах А и В или , с фазных составляющая относительного значения угловой токов на фазах В и С, либо , с фазных токов на скорости. фазах А и С, подводимых к статору, и в измерении В соответствии с выражением (10) определяют мгновенных значений фазных напряжений а,на угловую скорость вращения асинхронного фазах А и В или , с фазных напряжений на фазах электродвигателя, у которого известны параметры В и С, либо а, с фазных напряжений на фазах А и обмоток статора и ротора , , , , . С, подводимых к статору, при известных активном С источника питания 1 подают напряжение на сопротивлении обмотки статораи активном трехфазный асинхронный электродвигатель 2, сопротивлении приведенного ротора, полной измеряют мгновенные значения ,фазных токов индуктивности обмотки статораприведенной на фазах А и В или ,фазных токов на фазах В и С, либо ,фазных токов на фазах А и С с полной индуктивности обмотки ротора,помощью датчиков тока 3, 4, измеряют мгновенные взаимной индуктивности обмоток статора и ротора значения фазных напряжений иа,или ,, отличающийся тем, что угловую скорость фазных напряжений на фазах В и С, либо иа, ис вращения трехфазного асинхронного фазных напряжений на фазах А и С датчиками электродвигателяопределяют с учетом напряжения 5, 6. Далее с помощью блока измеренного мгновенного значения угловой вычисления скорости вращения 7 получаем сигнал, скорости, динамической интегральной пропорциональный скорости вращения трехфазного составляющей относительного значения угловой асинхронного электродвигателя, и выводим его на скорости инт,динамической блок индикации 8. дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости дифпо выражению ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 интдиф ,при этом измеренное мгновенное значение угловой Способ измерения угловой скорости вращения скоростиопределяют по выражению ротора трехфазного асинхронного электродвигателя,заключающийся в измерении мгновенных значений для динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости интвычисляют коэффициент , как отношение полной индуктивности обмотки статорак приведенной инт ( ), полной индуктивности обмотки ротора определяют по выражению а для динамической дифференциальной приведенной полной индуктивностисоставляющей относительного значения угловой скоростидиф ( ) вычисляют коэффициенты ,и постоянную времени обмотки роторанаходят как отношение приведенной полной индуктивности постоянную времени обмотки ротора, к приведенному активному сопротивлению коэффициентнаходят как отношение взаимной индуктивности обмоток статора и роторак обмотки ротора , и определяют по выражению( )

МПК / Метки

МПК: G01L 3/10

Метки: трехфазного, скорости, асинхронного, измерения, угловой, вращения, способ, электродвигателя

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/8-ip21033-sposob-izmereniya-uglovojj-skorosti-vrashheniya-trehfaznogo-asinhronnogo-elektrodvigatelya.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя</a>

Похожие патенты