Повышение точности управления электродвигателями стало необходимым из-за массовой электрификации не только производственных и бытовых потребителей, но и автомобильного транспорта. Электронный усилитель руля, система автоматического торможения, электронная система контроля устойчивости, автоматическое вождение – все электроприводы перечисленных систем нуждаются в очень точном управлении, так как от них напрямую зависит безопасность и эффективность работы всего автомобиля.
В данной статье будут рассматриваться проблемы измерения фазного тока электрических машин с помощью различных методик и устройств. Также попытаемся рассмотреть, как с помощью улучшения измерения фазного тока можно повысить эффективность управления электродвигателем.
Измерения тока в цепи электродвигателя проводят по двум основным причинам:
Также немаловажную роль играет обратная связь по току и для отслеживания токовых перегрузок в цепи сверх допустимых по величине и времени, что позволяет выявить и устранить неисправность в системе. Такая система используется для идентификации состояния заклинивание вала электродвигателя, диагностики параметров машины и других функций. При обнаружении состояния перегрузки по току система автоматического управления сможет принять меры для предотвращения возможного ущерба. Схемы таких защит могут быть самые различные, от примитивных, до комплексных систем автоматического регулирования.
Микроконтроллер, управляющий электродвигателем, в первую очередь использует значения тока машины для вычисления вращающего момента или скорости вращения вала. Но для вычисления скорости чаще всего используют обратную связь по скорости.
В данной статье основное внимание будет обращено на измерения в трехфазных устройствах. Благодаря современным технологиям большое распространение получили вентильные электродвигатели (BLDC). Они имеют сложную систему управления и поддерживают четыре способа измерения тока:
Это показано на рисунке ниже:
Измерения величины тока на стороне положительного полюса постоянного напряжения, как правило, используется только для обнаружения неисправностей в цепи электродвигателя. Величина постоянного напряжения будет напрямую зависеть от мощности электрической машины, что может сделать его слишком высоким для некоторых простых устройств измерения. Кроме того, измеряемый таким образом ток будет суммарным для всех трех фаз.
Измерения величины тока на стороне отрицательного полюса постоянного напряжения, как правило, используется только для обнаружения неисправностей в контуре. Исходя из схемы, напряжение на данном датчике должно быть равно нулю, что позволит значительно расширить диапазон устройств, которые могут быть применены для данного измерения. Как и в случае с положительным полюсом, такое расположение датчика тока не сможет измерить ток одной фазы машины. Для его измерения необходима реализация сложных алгоритмов в микроконтроллере, что повлечет за собой снижение суммарной производительности системы.
Измеряя ток фазы в преобразователе, получим значение максимально приближенное к фазному току электродвигателя, но это не совсем он. Таким образом, ошибка вводится по отношению к истинному значению тока фазы. Фазный датчик подключается к заземленному участку цепи, что не совсем характерно для трехфазной системы.
Такой способ измерения имеет преимущество в том, что напряжение на усилители, по сути, равно напряжению «земли», что позволяет применять для измерений усилители низкого напряжения. Тем не менее, в связи с характером тока через транзисторы, усилитель высокой скорости нарастания выходного напряжения должен реагировать на динамическое изменение тока в каждом плече. Для многих случаев применяют способ измерения тока только в двух фазах, значение в третьей фазе вычисляет микроконтроллер.
И последний вариант измерения – это измерение тока непосредственно в самой фазе электрической машины для реализации алгоритма управления электродвигателем. Основной задачей является то, что выходное напряжение инвертора генерируется с помощью ШИМ модуляции, что приводит к дискретности выходного сигнала. Это, в свою очередь, приводит к повышенным требованиям к токоизмерительному усилителю, который должен иметь очень хороший коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС).
Частота сигнала, измеренного токоизмерительным усилителем, имеет две составляющие:
Идеальный токовый усилитель должен обрабатывать только дифференциальный сигнал, фильтруя остальные. А это высокое напряжение в сочетании с быстрым ΔV/ΔT ставит серьезный вызов проектировщику и значительно ограничивает диапазон усилителей, которые могут быть применены к данной системе. Такие измерения, как правило, включают только в те приложения, которые требуют максимально точного измерения фазового тока, например, для электронных гидроусилителей руля.
Синфазный сигнал ШИМ приводит к несбалансированному входу усилителя, что, в свою очередь, приводит к искажению выходного сигнала токоизмерительного усилителя. Идеальная система должна «уметь игнорировать» искажения входного сигнала и иметь сбалансированный вход. Большинство усилителей для измерения тока, которые используются для реализации непрерывного управления электродвигателем, используют высокую пропускную способность для уменьшения влияния помех:
С другой стороны, более высокие частоты ШИМ повышает эффективность работы электродвигателя. Новый Texas Instruments INA240 использует улучшенную конструкцию отбраковки ШИМ, чтобы свести к минимуму требуемое время закрытия, таким образом повышая достижимую эффективность системы управления электродвигателями:
Если значение фазного тока имеет решающее значение для правильного функционирования системы, то измерения тока непосредственно в фазе электродвигателя будет наилучшим решением. Измерение тока непосредственно в фазе обеспечивает более быстрый отклик и более высокую точность, тем самым повышая эффективность системы управления электроприводом.
Однако синфазный сигнал ШИМ создает проблемы для токоизмеряющего усилителя. Выбирая усилитель необходимо учитывать данный фактор.
elenergi.ru
Проще воспользоваться токовыми клещами, отсутствуй одно но. В холостом режиме, даже на высоких оборотах двигатель бессилен развить полную мощность. Ниже приведем таблицу, согласно которой можно судить о параметрах прибора по режиму. Не решает задачи целиком. Давайте посмотрим, как определить мощность и ток электродвигателя простыми методами.
Проще использовать токовые клещи. Прибор, дистанционно позволяющий оценить величину напряженности магнитного поля вокруг одиночного провода. Охватывая кольцом шнур питания, получим значение, равное нулю. Поля направлены противоположно фазной и нулевой жил. Работать понадобится сделать розетку с раздельными проводами, показано на снимке. Видим:
Розетка измерения токовыми клещами
Монтаж основания розетки
Розетка монтируется на доску, потрудитесь надежно зажать провода, блокируя возможность обрыва, выскальзывания. Проще сделать, воспользовавшись обрезком изоляции, показано фото. Прижимаем саморезом, долгая жизнь тестовой розетке обеспечена. При одевании корпуса понадобиться намотать немного изоляционной ленты вокруг шнура для лучшего прижатия. Получился вспомогательный инструмент проведения измерений токовыми клещами.
Рекомендуем начать приборами, мощность которых известна. Например, возьмите электрическую дрель с коллекторным двигателем, начинайте мерить ток. На холостом ходу значение будет ниже номинального. Замечено, при разгоне, от двигателя требуется полная мощность, мгновенные, выдаваемые экраном клещей, близки номиналу. Например, для прибора на фото — 3,2 А, при напряжении розетке 231 вольт дает 740 Вт (номинал 750 Вт). При запуске будет видно: ток резко повышается, потом быстро падает. Полагается успеть засечь вершину горы.
Измерение тока потребления дрели
Обратите внимание: токовые клещи выдают показания через равные короткие промежутки времени, сложно засечь пик с первого раза. Поставьте самую высокую скорость шпинделя, терпеливо жмите курок, пытаясь поймать вершину. Нам удалось с третьего раза. Чтобы сделать годный снимок, опыт исполнялся полтора десятка раз (затвор спускался с задержкой, было сложно поймать момент). Причем после этого получилось фото лишь на 3,1 А (думаем, читатели верят авторам насчет 3,2 А). В ходе опыта было получено однократно значение 4 А, которые относим на случайные скачки тока сети плюс погрешности. Вы же удостоверьтесь: пик повторяется (хотя бы 2 раза из пяти).
В результате ориентировочно определяется мощность коллекторного двигателя электрической дрели. Сразу хотим сказать: отсутствует однозначная зависимость тока холостого тока от номинала мощности. В природе существуют достаточно сложные формулы, воспользоваться ими достаточно непросто. Применить практически — того сложнее. Приводим таблицу примерных соотношений асинхронных типов двигателей, взятую с сайта http://energo.ucoz.ua/. Где достали авторы, остается загадкой, сведения дают возможность понять, как оценить номинальную мощность двигателя по току холостого хода. Напряжение предвидится номинальным, громоздкие приборы потребуется разогреть перед работой. Так говорит ГОСТ Р 53472. Период определен типом подшипников.
Ток холостого хода двигателей
Боитесь ошибиться, берите максимальное значение:
Как оценить примерную мощность? Поясняем. Список дан желающим провести измерения поточнее. Для примерной оценки используем таблицу, избегая забивать мозги. Коллекторный двигатель дрели до измерений при комнатной температуре не разогревался вовсе. Большинство читателей лишено токовых клещей. Большинство мультиметров позволяют измерять ток, шкала ограничена размером 10 А. Обратите внимание, при максимальном лимите следует красный провод подключать к другому гнезду (показано фотографией).
Выбор гнезда подключения
Возле отверстия по-русски (английским языком) написано: время работы с измерениями режимом не превышает 10 секунд (MAX 10SEC) с последующим перерывом четверть часа (EACH 15MIN). В противном случае работоспособность мультиметра не гарантируется, вход без предохранителя (UNFUSED). Рассказывает инструкция. Мультиметр врезается в цепь. Один провод потребуется разомкнуть для измерений. Вместе подумаем, выгодно ли экономически.
Посмотрите снимок чеков. Клемметр подразумевает токовые клещи, простенький тестер обозначается 1СК. Видно, оба прибора стоят дешевле 400 рублей, потому хозяйству нужны оба. Мультиметр оценит ток до 10 А, очень короткое время работы. Клещи работают гораздо грубее, одна шкала достигает предела 1000 А. Вывод очевиден – требуется примерно определить ток электродвигателя, применяется «клемметр». Понадобится точность, используйте тестер (номинальный ток ниже предельно допустимого).
Стоимость токовых клещей
Мощность электродвигателя составлена активной, реактивной составляющими. Предприятиям установлен штрафной тариф. Потому важно понимать измеряемые величины. Инструкция токовых клещей пишет: оценивают среднеквадратический ток. Чистая математика. Сие означает: прибор делает выборку определенного интервала, берет корень суммы квадратов отдельных измерений, деленной на общее количество. Уподобим усреднению за некоторый период времени.
Активный ток, полный, реактивный (вряд ли). Вопрос полезно выяснить: токовые клещи, показанные фото, с завидной регулярностью дают мощность приборов на 11% ниже номинала. Проверяли электрические обогреватели, утюги, фен. Мощность занижена единой величиной. Литература пишет: среднеквадратическое значение (RMS) показывает полную величину тока. Физически течет по проводу. Расчет ведется для синусоидальной формы, будут отклонения при невыполнении требования.
Токовые клещи попросту врут. Показывали бы активную часть, для двигателя значения были бы существенно ниже, нежели обогревателя. Нагрузка чисто активная, обмотки дают сильную мнимую составляющую. Требуется тарировать токовые клещи перед применением. Сделать проще всего, используя чисто активные обогреватели (масляные). Возможность токовых клещей измерять активную мощность отдельно обычно указывается инструкцией. Профессионалы говорят: подобные изделия — плод воображения дилетантов.
Двигатели дают большую нагрузку в реактивном спектре. Люди мирится, либо ставят конденсаторные блоки, компенсирующие нестыковку, выравнивая фазу. О подобных бытовых изделиях можете прочитать на сайтах, продающих приборы наподобие Эконор. Смысл коробочки подобно блоку конденсаторов компенсировать реактивную мощность. Обратите внимание: для профессиональных станций указывается лимит, выраженный ВАР, для Эконор параметр замалчивается. Один радиолюбитель посчитал цифру. Оказалось, компенсируется 150 ВАР.
Наверное, хватит маломощным приборам, двигателям будет слоновья дробина. Асинхронные машины дают 40% реактивной мощности, тратится энергия. Пользы грош. Обратите внимание: при изолированной нейтрали проблем добавляется. Ток втекает одной фазой, выходит — другой. Эффект может вычитаться. Токовые клещи нельзя считать лучшим вариантом.
Лучше, если нейтраль заземленная. Суммарный ток вытекает нулевым проводом, где выполняем измерения. Нейтраль изолирована — получается, эффект одного провода будем измерять дважды: вход, выход. Попробуйте три значения сложить, потом поделить на два. Грубая методика окажется приблизительно верной.
Насадка токовых клещей
Предлагаем определить тип двигателя. Помогает сделать шильдик. Указывается полная мощность (реактивная плюс активная, соединенные через косинус угла сдвига фаз, называемый коэффициентом мощности). Если известен тип двигателя (выяснили, руководствуясь изображениям, внешним видом), справочники позволят найти мощность. Неудивительно: габариты тесно связаны с параметром, каждый производитель максимально хочет экономить выпуском продукции. Размеры оптимизированы, типичный набор параметров следующий:
Двигатели АИР описаны, размеры, мощность указаны здесь: http://wp.electrostal.com.ua/kakoy-diametr-vala-u-elektrodvigatelya/. Соответственно, можно без инструментов понять детали. Увидите, аналогичного рода информация отыщется практически на любые типы моторов. Шильдик сорван, можно некоторое время потратить, отыскивая похожие модели в интернете. Россия уступает Китаю разнообразием электрических двигателей. Шанс успеха высок.
Полагаем, перечислили доступные способы определения мощности, тока, невелика проблема потратить 1000 рублей, получая нужные средства. Учитывая, что рубль сгорает, шаг будет казаться разумным. Проще определить мощность электродвигателя, пользуясь справочником. Требуется знать модель, вал измерите штангенциркулем.
Заканчиваем обзор, надеемся, постоянные читатели знают отличия асинхронного двигателя от коллекторного. Различия опускаем. Обратите также внимание: большим пусковым током страдают асинхронные двигатели. У коллекторных разброс невысок.
vashtehnik.ru
Асинхронные машины
Рассмотрим асинхронный двигатель, на валу которого имеется нагрузка и обмотка статора которого потребляет из сети электроэнергию мощностью Р1=I1U1соsц1. На рисунке изображена полоса, ширина которой численно соответствует этой мощности...
Асинхронные машины
Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения двигателя от вращающего момента п2=f (M) при U1=const. Ее можно построить, используя зависимость М=f (s) и соотношение между п2 и s. Из формулы получаем, что п2= (1-s) n1=п1-n1s, откуда видно...
Выбор асинхронного двигателя
Определяю установившуюся скорость АД, приравнивая выражение момента на валу двигателя и выражение момента сопротивления: Mдв = Pmin/щ = Мп + k·щ ?k· щІ ? Мп·щ + Pmin = 0 щ = 236,69 рад/с Cинхронная скорость: щс = 314 рад/с...
Изгиб
Введем два упрощающих обстоятельства: - линейная функция в пределе рассматриваемого участка. Рис 19 Графоаналитическое вычисление интеграла Мора Последний интеграл представляет собой статический момент фигуры ABCD относительно оси y...
Макромоделирование асинхронных машин с учетом динамики
Разработке многоуровневой математической макромодели асинхронной машины с учетом динамики, учитывающей многообразие происходящих в ней физических процессов, предшествовали экспериментальные исследования асинхронного двигателя...
Проектирование асинхронного двигателя
Номинальная мощность: Р=45 кВт Промышленная частота: f=50 Гц Число оборотов в минуту: nn=2945 Питающее напряжение: U1=220 В Категория защиты IP44 и...
Проектирование электропривода механизма перемещения
Составим расчетную схему механической части, приведенную к тележке мостового крана (рис. 4). Радиус приведения [8, с.15]: (34) где DК - диаметр ходового колеса тележки, м; i - передаточное число редуктора. 0...
Разработка асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Опираясь на исходные данные, заданные в задании на проектирование, можно произвести анализ конструкции электродвигателя. По условию курсовой работы заданы: исполнение по защите, монтажное исполнение и способ охлаждения...
Разработка электропривода механизма подъёма грузового лифта
Математическое описание асинхронного двигателя при наличии шести обмоток на статоре и роторе с учетом их взаимного расположения, множеством связей между ними достаточно сложно. В практике электропривода находят применение методы...
Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Рассмотрим рабочие характеристики для скольжений S = 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025 0,03; принимая предварительно, что .Результаты расчетов представлены в таблице 2. На рисунке 12 представлены рабочие характеристики, по которым найдено Sном=0,03...
Расчет электродвигателя с короткозамкнутым ротором
...
Режимы узла нагрузки с электромашинами различных типов
...
Реконструкция электропривода компрессора животноводческих ферм АОЗТ "Детскосельский" Ленинградской области
1. Прямое включение на сеть. Пуск осуществляется напрямую без каких либо приспособлений и возможен, если питающая сеть достаточно мощная. Способ отличается предельной простотой...
Реконструкция электропривода компрессора животноводческих ферм АОЗТ "Детскосельский" Ленинградской области
1. Прямое включение на сеть. Пуск осуществляется напрямую без каких либо приспособлений и возможен, если питающая сеть достаточно мощная. Способ отличается предельной простотой...
Релейная защита понижающих трансформаторов
На электродвигателях должны предусматриваться защиты от многофазных КЗ и в случаях, оговоренных далее, защита от однофазных замыканий на землю, защита от токов перегрузки и защита минимального напряжения...
fis.bobrodobro.ru
Февраль 20, 2016, Электрика
Все электрические двигатели выпускаются с табличками на корпусе, из которых можно узнать основные характеристики электродвигателя: его марку, потребляемый номинальный рабочий ток и мощность, частоту вращения, тип двигателя, КПД и cos(fi). Так же эти данные указаны в паспорте к устройству.
Из всех параметров наиболее важное значение для подключения имеют: мощность электродвигателя и потребляемый ток, не стоит его путать с пусковым. Именно эти данные позволяют нам определить достаточность мощности для привода, необходимое сечение кабеля для подключения мотора и подобрать подходящие по номиналу для защиты автомат и тепловое реле.
Но бывает, что нет паспорта или таблички и для определения этих величин необходимо будет сделать измерения. Как узнать мощность, рабочий ток и снизить пусковой, Вы узнаете далее из этой статьи.
Проще всего посмотреть на табличку и найти величину в киловаттах. Например, на картинке она равна 45 кВт.
Учтите, что эта величина на табличке указывает на потребляемую активную мощность из электросети. Полная же мощность будет равна сумме активной и реактивной мощности. Электрические счетчики в доме или гараже считают только расход активной электроэнергии, а учет реактивной энергии ведется только на предприятиях при помощи специальных счетчиков. Чем выше у электродвигателя cos(fi), тем меньше будет составляющая реактивной энергии в полной мощности. Не стоит путать cos(fi) с КПД. Этот показатель показывает сколько электроэнергии переводится в полезную механическую работу, а сколько в бесполезное тепло. Например, КПД равный 90 процентам, говорит о том, что десятая часть потребленной электроэнергии уходит на тепловые потери и трение в подшипниках.
Вы должны иметь ввиду, что в паспорте или на табличке указывается номинальная мощность, которая будет равна этому значению только при условии достижения оптимальной нагрузки на вал. При чем перегружать не стоит вал по целому ряду причин, лучше выбрать по мощнее мотор. На холостом ходу величина тока будет гораздо ниже номинала.
Как же определить номинальную мощность электродвигателя? В интернете Вы найдете много различных формул и расчетов. Для некоторых необходимо помереть размеры статора, для других формул понадобится знать величину тока, КПД и cos(fi). Мой совет не заморачивайтесь со всем этим. Лучше этих расчетов все равно будут практические измерения. И для их проведения ничего не понадобится вообще.
Как определить мощность любого электроприбора в доме или гараже? Конечно с помощью счетчика электроэнергии. Перед началом измерения отключите все электроприборы из розеток, освещение и все то, что подключено от электрощита.
Далее если у Вас электронный счетчик типа Меркурий, все очень просто надо включить мотор под нагрузкой и погонять минут 5. На электронном табло должна высветится величина нагрузки в кВт, подключенная к счетчику в данный момент.
Если же у вас дисковый индукционный счетчик учитывайте, что он учет ведет в киловатт/часах. Запишите перед началом измерений последние показатели, включайте двигатель строго секунда в секунду ровно на 10 минут, затем после остановки отнимите новые показания от предыдущих и умножайте кВт\ч на 6. Полученный результат и будет активной мощностью данного двигателя в Киловаттах, для перевода в Ватты разделите на 1000. Рекомендую прочитать статью: как снимать показания электросчетчика.
Если двигатель маломощный, тогда для более высокой точности можно посчитать обороты диска. Например, за одну минуту он сделал 10 полных оборотов, а на счетчике написано 1200 оборотов= 1 кВт/ч. 10 умножаем на количество минут в часе и получаем 600 оборотов за час. 1200 делим на 600 и получаем 500 Ватт или 0.5 кВт. Чем дольше по времени будете измерять, тем точнее будут данные. Но время всегда должно быть кратно полной минуте. Затем делим 60 на количество минут измерения и умножаем на сосчитанные обороты. После этого величину оборотов, равных одному Киловатт/часу для вашей модели электросчетчика делим на полученный результат и получаем необходимую величину мощности.
Зная мощность, легко можно высчитать величину потребляемого тока. Для 3 фазных двигателей, подключенных по схеме звезда на 380 Вольт, необходимо умножить мощность в киловаттах на 2. Например, при мощности 5 киловатт ток будет равен 10 Ампер. Опять же учитывайте, что такой ток мотор будет брать только под нагрузкой максимально близкой к номиналу. Полунагруженный электродвигатель и тем более на холостом ходу будет потреблять значительно меньший ток.
Для определения тока в однофазных сетях, необходимо мощность разделить на напряжение. Например, при работе двигателя напряжение в месте его подключения равно 230 Вольт. Это важно так, как после включения нагрузки напряжение скорее всего понизится в месте подключения электродвигателя.
Если например, мощность мотора на 220 Вольт по измерениям оказалась равной 1.5 кВт или 1500 Ватт. Делим 1500 на 230 Вольт и получаем, что рабочий ток двигателя приблизительно равен 6.5 Ампер.
При запуске любого типа электродвигателя возникает пусковой ток от 2 до 8 кратного значению номинального тока в рабочем режиме электродвигателя. Величина пускового тока зависит от типа двигателя, скорости вращения, схемы подключения, наличие нагрузки на валу и от других параметров.
Пусковой ток возникает, потому что в момент запуска наводится очень сильное магнитное поле в обмотках необходимое, что бы сдвинуть с места и раскрутить ротор. При включении мотора сопротивление обмоток мало, а следовательно по закону Ома, ток вырастает при неизменном напряжении в участке цепи. По мере того как двигатель раскручивается, возникает в обмотках ЭДС или индуктивное сопротивление и ток начинает уменьшаться до номинального значения.
Эти всплески реактивной энергии негативно сказываются на работе других электропотребителей, подключенных к этой же линии электропитания, что служит причиной возникновения особенно губительных для электроники скачков или перепадов напряжения.
Снизить вдвое пусковой ток можно при использовании специально разработанного для этих целей тиристорного блока, а лучше при помощи устройства плавного запуска (УПЗ). УПЗ с меньшим пусковым током и быстрее в полтора раза запускает мотор по сравнению с тиристорным запуском. 
Устройства плавного запуска подходят как к синхронным, так и к асинхронным двигателям. УПЗ выпускаются предприятиями Украины и России.
Для запуска трехфазного асинхронного двигателя сегодня нередко используются и преобразователя частоты. Широкое их распространение пока сдерживает только цена. Благодаря изменению величин частоты тока и напряжения удается не только сделать плавный запуск, но и регулировать скорость вращения ротора. По другому как только изменением частоты электрического тока, регулировать скорость вращения асинхронного двигателя нет возможности. Но следует знать, что частотный преобразователь создает помехи в электросети, поэтому для подключения электроники и бытовой техники используйте сетевой фильтр.
Использование устройства плавного запуска и частотного преобразователя позволяет не только сохранить стабильность электропитания у Вас и Ваших соседей, подключенных к одной линии электроснабжения, но и продлить срок службы электродвигателей.
gd-rus.com
Использование: электрические измерения в технике асинхронных двигателей (АД) при приемосдаточных испытаниях АД. Сущность изобретения: действующее значение потребляемого тока преобразуется в сигнал постоянного тока, который преобразуется в цифровой код и полученные цифровые эквиваленты измеряемого тока сравниваются с допусками, перед преобразованием в цифровой код вводятся операции измерения напряжения питания, вычитания из напряжения питания его номинального значения, формирования сигнала, равного произведению разностного сигнала на сигнал потребляемого тока, определения отношения полученного сигнала к сигналу напряжения питания, вычитания данного сигнала из сигнала потребляемого тока. Изобретение обеспечивает высокую достоверность контроля потребляемого тока АД, достигаемую исключением влияния изменения напряжения питания на результаты контроля при испытаниях в режимах холостого хода и короткого замыкания. 1 ил.
Изобретение относится к электрическим измерениям, к испытанию асинхронных двигателей (АД), предназначено для контроля потребляемого тока АД и может быть использовано при приемосдаточных испытаниях АД.
Известен способ контроля тока АД, основанный на измерении силы тока в режимах холостого хода (х.х.) и короткого замыкания (к.з.) и сравнении их с известными уставками, сущность которого заключается в том, что показания шкальных измерительных приборов фиксируются и сравниваются с допусками оператором-человеком. Недостатком этого способа контроля является низкий уровень автоматизации измерений, а также низкая достоверность контроля из-за наличия человеческого фактора. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению является способ контроля тока АД, заключающийся в том, что потребляемый ток АД преобразуется в напряжение постоянного тока, пропорциональное действующему значению измеряемого тока, которое преобразуется в цифровой код и полученные цифровые эквиваленты измеряемого тока сравниваются с допусками. Недостатком этого способа является малая достоверность контроля тока АД вследствие нестабильности питающего напряжения, при которой возможны ошибочные результаты при сравнении цифровых эквивалентов с допусками, рассчитанными для номинального значения напряжения питающей сети. Кроме того, измерения фазных токов при разных значениях напряжения питающей сети приводит к ошибочным результатам испытания по асимметрии токов х.х. и к.з. Целью изобретения является повышение достоверности контроля потребляемого тока АД при испытаниях в режимах х.х. и к.з. Это достигается тем, что при измерении тока АД перед преобразованием в цифровой код дополнительно из сигнала потребляемого тока вычитывается сигнал при- ращения потребляемого тока, возникающего как следствие отклонения напряжения питающей сети от номинального значения и для определения которого измеряется напряжение питающей сети, из которого вычитывается номинальное значение напряжения, разностный сигнал умножается на сигнал потребляемого тока, определяется отношение полученного сигнала к сигналу напряжения питающей сети. Таким образом, предлагаемый способ представляет собой следующую последовательность операций: измерение значений потребляемого тока и напряжения питающей сети АД, вычитание из напряжения питающей сети его номинального значения, формирование сигнала, равного произведению разностного сигнала на сигнал потребляемого тока, определение отношения полученного сигнала к сигналу напряжения питающей сети, вычитание данного сигнала из сигнала потребляемого тока, преобразование этого сигнала в цифровой код, сравнение кода с допусками и индицирование результата сравнения. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Данный способ основан на применении линейной адаптации контроля к значениям питающего напряжения АД. Возможность осуществления подобной адаптации вытекает из того, что зависимость величины потребляемого тока I в режимах х. х. и к.з. от величины питающего напряжения при малых отклонениях последнего от номинального Uн носит квазилинейный характер, т.е. можно записать: U ZI, (1) где Z характеризует комплексное сопротивление обмоток двигателя. Величину питающего напряжения U можно представить в виде суммы напряжения номинального режима Uн и отклонения от него
U U Uн + U. (2) Так как при испытаниях АД U обычно невелико, то разделив (2) почленно на Z, получают I l
+ I, (3) где I U/Z; l
= Uн/Z; I (U Uн)/Z Из (3) имеют l
I I I (U Uн)/Z (4) Выразив из (1) величину Z через U и I и подставив ее в (4), получают l
I I (U Uн)/U. (5) Использование выражения (5) при построении систем контроля АД позволяет исключить влияние изменения питающего напряжения на величину потребляемого тока, что повышает достоверность контроля потребляемого тока. Следовательно, предлагаемый способ соответствует критерию "новизна". Сравнение предлагаемого способа не только с прототипом, но и с другими работами в данной области не позволяет выявить в них сходные признаки, проявляемые совпадающие свойства, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего способ. Устройство содержит измерительный преобразователь 1 тока, измерительный преобразователь 2 напряжения, блоки 3 и 6 вычитания, умножитель 4 сигналов, делитель 5 сигналов, аналого-цифровой преобразователь 7, цифровой компаратор 8, блок 9 памяти, индикатор 10. Устройство работает следующим образом. С выхода измерительного преобразователя 2 сигнал подается на вход блока 3, на другой вход которого подается сигнал Uн. Разность U-Uн поступает на вход умножителя 4, на второй вход которого с датчика тока поступает сигнал, пропорциональный потребляемому току. С выхода умножителя 4 сигнал I(U-Uн) поступает на первый вход делителя 5, на второй вход которого с выхода измерительного преобразователя напряжения 2 поступает сигнал, пропорциональ- ный напряжению U. С выхода делителя 5 сигнал I(U-Uн)/U поступает на второй вход блока вычитания 6, на первый вход которого подается сигнал с выхода измерительного преобразователя тока 1. В аналого-цифровом преобразователе 7 сигнал I-I(U-Uн)/U с выхода блока вычитания 6 преобразуется в цифровой код. Этот код подается на цифровой компаратор 8, где сравнивается со значениями допусков, хранящихся в блоке 9. Результат сравнения подается на индикатор 10. Функциональные узлы устройства, реализующего способ, выполняются на широко распространенных элементах аналоговой и цифровой техники. В качестве измерительных преобразователей тока 1 и напряжения 2 могут быть использованы преобразователи Е854 и Е855, серийно выпускаемые промышленностью. Аналоговый делитель 5 и аналоговый умножитель 4 могут быть выполнены по известным схемам. В качестве блока памяти 9 могут служить програм- мируемые логические матрицы, микросхемы ПЗУ и ППЗУ. Цифровой компаратор может быть построен на соответствующих логических микросхемах. Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить достоверность контроля параметров АД и сократить количество ложно отбракованных двигателей, что приводит к повышению эффективности контроля качества продукции.Формула изобретения
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТОКА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ, заключающийся в том, что действующее значение потребляемого тока асинхронного двигателя преобразуется в сигнал постоянного тока, который преобразуется в цифровой код, и полученный цифровой эквивалент действующего значения тока сравнивается с допусками, отличающийся тем, что действующее значение напряжения питания преобразуется в сигнал постоянного тока, из которого вычитывается опорный сигнал постоянного тока, эквивалентный действующему значению номинального напряжения питания, разностный сигнал умножается на сигнал постоянного тока, пропорциональный действующему значению потребляемого двигателем тока, результат умножения делится на сигнал постоянного тока, пропорциональный действующему значению напряжения питания, в результате чего формируется сигнал корректирующей поправки, который вычитывается из результата преобразования действующего значения потребляемого тока.РИСУНКИ
Рисунок 1www.findpatent.ru
 |
 |
|
| Измерение тока, напряжения, сопротивления электродвигателя | |||||
| |||||
eldvigateli.narod.ru
