Пристрій для визначення моменту кручення на валу синхронного електродвигуна

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для контроля крутящего момента на валу синхронного электродвигателя. Целью изо* бретения является повышение точности. Сигнал с выхода генератора 9 высокой частоты через сумматор 8 поступает в обмотку возбуждения испытуемого электродвигателя 3. При этом в первичных обмотках трансформаторов 1, 2 тока кроме фазных токов присутствуют высокочастотные 10ки, несущие информацию об угле выдачи ротора. Эти токи с второй вторичной обмотки трансформатора 5 напряжения через цепочку из фильтра 10, вентилі/ 12 и фильтра 13 поступают на один вход фазового детектора 16, ка второй вход которого через цепочку, состоящую из вентильного моста 11, фильтра 14 и фазосдвідгающего звена 15, поступают те же токи с второй вторичной обмотки трансформатора 7 напряжения Сигнал на выходе фазового детектора 16 пропорционален величине крутящего момента, которая корректируется в умножителе 17 по величине сигнала измерителя 18 несимметрии питающей сети 2 мл. Сеть ел Фиг \ ••ч, 1719935 Изобретение относится и силоизмерительной технике и может быть использовано для контроля крутящего момента на валу синхронного электродвигателя. Известно устройство для измерения электромагнитного момента синхронного электродвигателя, содержащее дифференцирующий и интегрирующий блоки, блоки умножения, сумматор и регистрирующий элемент. Недостатком данного устройства является малая точность в динамических режимах работы электрической машины. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для определения момента на валу синхронного электродвигателя, содержащее источник питания, дискриминатор, индикатор, датчик тока, два сопротивления и датчик напряжения. В указанном устройстве измеряется угол сдвига фаз между током и напряжением статора и величина указанного угла принимается равной моменту. Однако это не совсем так. При изменении питающего напряжения угол сдвига фаз между током и напряжением будет изменяться, что приводит к высокой погрешности измерения. Кроме того, введение резисторов для обеспечения симметрии питающих двигатель напряжений и токов приводит к снижению КПД. При использовании указанного устройства для определения момента синхронных двигателей с внешним возбуждением возникает существенная погрешность, так как при изменении величины напряжения и тока возбуждения сдвиг фаз между током и напряжением статора существенно изменяется. Цель изобретения - повышение точности. Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения крутящего момента на валу синхронного электродамгателя введены два трансформатора напряжения, три фильтра, фазосдвигающее звено, блок умножения, блок измерения коэффициента несимметрии сети, вентиль, вентильный мост и второй датчик тока, причем оба датчика тока выполнены в виде трансформаторов тока, вторичные обмотки которых подключены к первичным обмоткам соответствующих трансформаторов напряжения, при этом конец первой вторичной обмоткі" первого трансформатора напряжения подключен к первому входу первого фильтра и вентильного моста, к концу второй и к началу третьей вторичной обмотки первого трачгформато 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ра напряжения, а -э'-^е к концу первой и к началу второй сторичной обмотки второго трансформатора напряжения, конец второй вторичной обмотки которого подключен к второму входу вентильного моста, выход которого последовательно через второй фильтр и фазосдвигающее звено подключен к одному входу фазового детектора, к второму входу которого последовательно через вентиль и третий фильтр подключен выход первого фильтра, второй вход которого подключен к началу второй вторичной обмотки первого трансформатора напряжения, конец третьей вторичной обмотки которого подключен к началу третьей вторичной обмотки второго трансформатора напряжения, конец которой подключен к первому входу блока измерения коэффициента несимметрии сети, второй и третий входы которого подключены к началам первых вторичных обмоток соответственно первого и второго трансформаторов напряжения, а выход блока измерения коэффициента несимметрии сети подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого подключен к выходу фазового детектора. Существенным отличием предлагаемого устройства от прототипа является, то, что такое его выполнение позволяет повысить точность по сравнению с прототипом. Исключается необходимость применения измерительного трансформатора напряжения, включаемого в статорную цепь электродвигателя, что повышает безопасность обслуживания и монтажа устройства. Кроме того, коэффициент несимметрии питающей элекі родвигатель сети вычисляется через значение фазных токов, что позволяет учесть как величину несимметрии сети, так и несимметрию самого двигателя и скорректировать лолученьое значение момента на валу в зависимости от величины реального перекоса фаз. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. Устройство для определения крутящего момента на валу синхронного электродвига50 теля содержит два трансформатора 1 и 2, тока включенные в цепь статора синхронного электродвигателя 3, вторичные обмотки которых нагружены на резисторы 4 и 5, два трансформатора б и 7 напряжения, сумма55 тор 8, генератор 9 высокой частоты, первый фильтр 10, вентильный мост 11, вентиль 12, второй фильтр 13, третий фильтр 14, фазосдвигающее звено 15, фазовый детектор 16, умножитель 17, измеритель 18 несимметрии сети и возбудитель 19. 1719935 Устройство работает следующим обрчзом. Генератор 9 высокой частоты вырабатывает сигнал, частота которого на два порядка выше частоты питающей электродвигатель сети. Сигнал с выхода генератора через сумматор 8 поступает в обмотку возбуждения синхронного электродвигателя вместе с сигналом возбуждения, вырабатываемым возбудителем 19. Напряжение высокой частоты, трансформированное из обмотки возбуждения электродвигателя 3 в статорные обмотки, оказывается промодулированным по амплитуде. Трансформированное в статор электродвигателя, промодулированное по амплитуде напряжение прикладывается к внутреннему сопротивлению питающей электродвигатель сети. При этом в первичных обмотках трансформаторов 1 и 2 тока кроме фазных токое, потребляемых электродвигателем, присутствуют высокочастотные, промодулированные по амплитуде токи, несущие информацию об угле выбега ротора синхронного электродвигателя. Эти токи меньше фазных токов на три-четыре порядка. Известна зависимость между углом выбега ротора и моментом М=К 0 . 5 10 15 20 25 30 (1) где К - коэффициент пропорциональности; 0 - у г о л выбега ротора; М - момент на валу синхронного элект- 35 родвигателя. На вход первого фильтра 10 поступает сигнал с трансформатора 2 тока через первый трансформатор б напряжения. Первый фильтр 10 выделяет промодулированную по амплитуде высокочастотную составляющую тока. Форма выделенного сигнала приведена на фиг. 2 (Ua). Указанное напряжение детектируется вентилем 12 (Ue) и первая гармоника выпрямляемого напряжения ча- 45 стотой 100 Гц выделяется вторым фильтром 13 (Ue). Этот сигнал несет информацию об угловом положение ротора электродвигателя 3. На вход вентильного моста 11 поступа- 50 ет напряжение, пропорциональное фазному току, снимаемому с трансформатора 1 тока, через второй трансформатор 7 напряжения U r . При этом вторые вторичные обмотки трансформаторов б и 7 напряжена 55 включены на входь1 первого фильтра 10 и вентильного моста 11 в противофазе. Такое включение указанных обмоток трансформаторов приводит к тому, что если 6 no кэиим-пибо причинам изменился угол сдвига между напряжением и током двигателя 3 фазы напряжений на evoAax первого фильтра 10 и вентильного мостэ 11 изменяются таким образом, что сдвиг фаз между огибающей высокочастотного напряжения на выходе фильтра и напряжением на выходе двухполупериодного выпрямителя остается постоянным и зависит только лишь от углового положения ротора электрической машины 3. На выходе вентильного моста 11 действует пульсирующее напряжение (и д > фиг. 2), пропорциональное фачному току эпектродвигателя 3. Первая гармоника этого напряжения частотой 100 Гц выделяется третьим фильтром 14 и через фазосдвигающее звено 15 поступает на фазовый детектор 16. Фазовый сдвиг фазосдвигающего звена 15 {