Спосіб визначення крутного моменту електродвигунів

Реферат: UA 74407 U UA 74407 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Спосіб визначення крутного моменту електродвигунів належить до галузі вимірювальної техніки і може бути використаний для визначення крутного моменту електродвигунів. Відомим способом вимірювання моменту електродвигуна є спосіб визначення моменту асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, який полягає в надходженні виміряних датчиками електричних координат двигуна (фазних напруг статора UA, UB, UC та фазних струмів іА, ів, іс) до мікроконтролера та визначенні моменту непрямим шляхом через величину напруг та струмів статора в кожній фазі, швидкості та параметрів двигуна - опору та індуктивність ротора [Пат. України №и201014706, МПК G01L 3/10, Спосіб визначення моменту трифазного асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, опубл. 25.07.2011, бюл. № 14, 2011 p.]. Найбільш близьким аналогом способу, що заявляється, вибраним як прототип, є спосіб визначення крутного моменту електродвигуна, який полягає в закріпленні на валу двох дисків з мітками та перетворюванні швидкості обертання дисків в синусоїдальні сигнали за допомогою двох електромагнітних датчиків вимірювання різниці фаз сигналів датчиків, що пропорціональний величині механічного моменту [Пат. РФ. № 2183013, кл. МПК G01L3/04, G01L3/12, Способ определения механического момента, передаваемого вращающимся валом, опубл. 27.05.2002]. Загальними суттєвими ознаками відомого способу і того, що заявляється, є зчитування й обробка вихідних імпульсів, отриманих з імпульсного датчика кутового положення. Недоліком відомого способу є необхідність встановлення додаткового обладнання: двох електромагнітних датчиків, дисків з мітками, пристроїв реєстрації даних синусоїдальних сигналів, пристроїв їх порівняння та аналого-цифрової обробки, що знижує швидкість обробки отриманої інформації. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення способу та алгоритму визначення моменту електродвигуна. Поставлена задача вирішується за рахунок зчитування імпульсів з імпульсного датчика кутового положення при відомих технічних характеристиках датчика - його дискретності та частоті опитування імпульсного датчика кутового положення, обробка вихідних імпульсів шляхом визначення тривалості кожного вихідного імпульсу за часом за допомогою значень рівня вихідних сигналів імпульсного датчика кутового положення та визначення миттєвого поточного моменту як ділення різниці поточних значень швидкості на добуток поточних значень різниці величин періоду та моменту інерції ротора двигуна, яка є паспортною величиною і визначається заводом-виробником. Корисна модель, що пропонується, дозволяє визначити динамічні значення моменту через значення рівня вихідних сигналів імпульсного датчика кутового положення в моменти зчитування імпульсів. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де показано: - фіг. 1 - графік рівнів вихідних сигналів датчика кутового положення; - фіг. 2 - алгоритм способу визначення динамічного моменту електродвигуна; - фіг. 3 - отримані графіки швидкості електродвигуна; - фіг. 4 - отримані графіки моменту електродвигуна. Пропонований спосіб визначення динамічного моменту електродвигуна, алгоритм якого приведений на Фіг.2, реалізований в програмному середовищі MATLAB 6.5. Відповідно до приведеного алгоритму, порядок обробки інформації наступний - визначення тривалості інтервалів часу Т(і) високого і низького рівнів поточних вхідних сигналів V(i) відповідно; - знаходження поточних значень кутових швидкостей обертання двигуна W(i) для відповідних інтервалів часу тривалості інтервалів часу Т(і); - знаходження поточних значень моменту електродвигуна М(і), як ділення різниці поточних значень швидкості на добуток різниці величин періоду. Таким чином, поточне значення швидкості W(i) і момент електродвигуна М(і) можуть бути визначені за наступними залежностями 2 , D    T T(i)  T(i)  T(i  1), W (i)  W (i  1) M(i)  J  T(i) , W (i)  55 де D - дискретність датчика швидкості; T - поточний час проходження одного кроку дискретизації датчика швидкості;  - частота зчитування імпульсів з імпульсного датчика кутового положення. 1 UA 74407 U 5 10 За отриманими масивами поточних значень кутових швидкостей обертання асинхронного двигуна - W(i), відповідних значень часу Т(і) алгоритм програми був реалізований в середовищі MATLAB 6.5. Запропонована методика випробовувалась в лабораторних умовах на електродвигуні АИР56В4УЗ з використанням імпульсного датчика швидкості ПДФ-5-600-УХЛЗ, що має дискретність D=600 імпульсів/оборот. Результати обробки вхідних сигналів у вигляді динамічної характеристики швидкості в процесі пуску, в сталому режимі та гальмуванні на вибігу та апроксимація десятого ступеня полінома та сплайновою кривою приведені на фіг. 3. Графік динамічної характеристики моменту електродвигуна та апроксимації сплайновою кривою показані на фіг. 4. Пропонований спосіб визначення моменту електродвигуна дозволяє в повному обсязі використовувати сучасні засоби вимірювань і обробки інформації, що дозволяє проводити діагностику технічного стану електродвигуна, оцінювати його поточну працездатність, а також визначати динамічні параметри для побудови його математичної моделі та використовувати при потребі в різноманітних системах керування електроприводами. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб визначення крутного моменту електродвигунів, який полягає у зчитуванні та обробці вихідних імпульсів, отриманих з імпульсного датчика кутового положення, який відрізняється тим, що виконують зчитування імпульсів з імпульсного датчика кутового положення при відомих технічних характеристиках датчика - його дискретності та частоті опитування імпульсного датчика кутового положення, обробка вихідних імпульсів шляхом визначення тривалості кожного вихідного імпульсу за часом за допомогою значень рівня вихідних сигналів імпульсного датчика кутового положення та визначення миттєвого поточного моменту як ділення різниці поточних значень швидкості на добуток поточних значень різниці величин періоду та моменту інерції ротора двигуна, яка є паспортною величиною і визначається заводом-виробником. 2 UA 74407 U 3 UA 74407 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4