CS241754B1

CS241754B1 - High-speed aynchronnioh motor speed evaluation circuit

Info

Publication number: CS241754B1
Application number: CS841430A
Authority: CS
Inventors: Jiri Devaty; Emanuel Faltus; Jiri Ryant
Original assignee: Jiri Devaty; Emanuel Faltus; Jiri Ryant
Priority date: 1984-03-01
Filing date: 1984-03-01
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS143084A1

Abstract

Obvod je určen pro synchronní motory napájené z měniče kmitočtu, jimiž jsou příkladně pohony kulových ffilýnů, a je součásti jejich regulačních obvodů, podstata spočívá v tom, že společně se silovými vinutími jednotlivých fází statoru jsou v jejich drážkách umístěna měřici vinuti (1) těchto fází, vytvořená ze. slabého vodice. Měřicí vinuti (1) jeou spojena do hvězdy, jejiž střed je vyveden k jednomu vstupu diferenčního vyhodnocované (3) a jeji volné konce jsou spojeny se střídavými vstupy převodníku (2) třífázového střídavého napětí ha stejnosměrný výstup js vyveden k druhému vstupu diferenčního vyhodnocovače (3). Převodník je tvořen třemi dvoucestnymi usměrňovači a sčitacim členem.The circuit is intended for synchronous motors powered by a frequency converter, which are, for example, ball screw drives, and is a part of their control circuits, the essence of which is that together with the power windings of the individual phases of the stator, measuring windings (1) of these phases, made of a weak conductor, are placed in their slots. The measuring winding (1) is connected in a star, the center of which is led to one input of the differential evaluation (3) and its free ends are connected to the alternating inputs of the converter (2) of three-phase alternating voltage and the direct current output is led to the second input of the differential evaluation (3). The converter is made of three two-way rectifiers and a summing element.

Description

Vynález se týká vyhodnocovacího obvodu velikosti otáček synchronních motoru velkých výkonu, napájených z měniče kmitočtu a nemajících volné vyvedený konec hřídele rotoru.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed evaluation circuit of high power synchronous motors powered by a frequency converter and having no free end of the rotor shaft.

Uvedené motory jsou konstruovány k pohonu zařízení, jehož otáčivá část je upevněna přímo na rotoru a celková koncepce pohonu neumožňuje přímý převod otáček hřídele rotoru na tachódýnamo, Tímto zařízením je příkladně kulový mlýn pro výrobu cementu, u něhož se případné převodové spojení a tachodynamem realizuje řemenem a řemenicí umístěnou po obvodu bubnu mlýna. Nevýhodou tohoto převodu je malý průměr řemenice tachodynama, jejíž, poměrně velká obvodová rychlost značně omezuje životnost řemenu. Dalšími známými prostředky k měření otáček pohonu tohoto zařízení jsou optická nebo magnetická pulsní snímací zařízení, jejichž prvky jsou rozmístěny po obvjodu bubnu a postupně procházejí zorným nebo magnetickým polem staticky umístěného snímače. Ani tyto způsoby snímání otáček nejsou pro uvedené zařízení vhodná, neboř velká prašnost provozního prostředí zneČiěřuje optické snímače a při magnetickém snímání je na závadu nestabilita bubnu vzhledem k vznikajícím výkyvům při převalování jeho náplně o značné hmotnosti, čímž vzniká nebezpečí mechanického poěkození magnetického snímače.Said motors are designed to drive a device, the rotating part of which is mounted directly on the rotor and the overall drive concept does not allow direct conversion of the rotor shaft speed to the tachodine. This device is, for example, a cement ball mill. a pulley located around the periphery of the mill drum. The disadvantage of this transmission is the small diameter of the tachodynamic pulley, whose relatively high peripheral speed greatly limits the belt life. Other known means for measuring the drive speed of this device are optical or magnetic pulse sensing devices, the elements of which are distributed along the circumference of the drum and gradually pass through the field of view of the statically placed sensor. Also, these methods of speed sensing are not suitable for this device, as the high dustiness of the operating environment pollutes the optical sensors, and the magnetic sensing impedes the instability of the drum due to the fluctuations in its mass.

Tyto nevýhody odstraňuje vyhodnocovací obvod velikosti, otáček synchronních motorů velkých výkonů podle vynélezu, kde tyto motory jsou napájeny z měniče kmitočtu a nemají volně vyvedený konec hřídele rotoru. Vyhodnocovací obvpd sestává ze tří měřících vinutí, převodníku třífázového střídavého napětí na stejnosměrné a diferenčního vyhodnocovaČe. Jeho podstatou je, že současně se silovým vinutím jednotlivých fází statoru jsou ve statorových drážkách umístěna měřící vinutí těchto fázi, vy241754 tvořená ze slabého vodiče, jehož průřez je dán pouze jeho mechanickou pevností. Spojené začátky všech třf meřících vinutí jsou zapojeny do jednoho vstupu diferenčního vyhodnocované do jehož druhého vstupu je zapojen stejnosměrný výstup převodníku třífázového střídavého napětí na stejnosměrné a každý střídavý vstup tohoto převodníku je spojen s koncem měřícího vinutí jedné fáze statoru.These disadvantages are overcome by the magnitude, revolutions of the synchronous high power synchronous motors according to the invention, where the motors are supplied from the frequency converter and do not have a free end of the rotor shaft. The evaluation oddpd consists of three measuring windings, a three-phase AC voltage to DC converter and a differential evaluator. Its essence is that simultaneously with the force winding of the individual phases of the stator, the measuring windings of these phases, consisting of a weak conductor whose cross-section is given only by its mechanical strength, are located in the stator grooves. The connected starts of all three winding windings are connected to one differential input evaluated, the other input of which is connected to the DC output of a three-phase AC to DC converter and each AC input of this converter is connected to the end of the measuring winding of one stator phase.

Vyhodnocovacím obvodem podle vynálezu je dosaženo spolehlivého měření skutečných otáček synchronního motoru, které je nezávislé na mechanických částech pohonu, a proto plně vyhovuje náročným provozním podmínkám poháněného zařízení, jímž je zejména kulový mlýn k výrobě cementu nebo podobných materiálů. Řešení a zapojení vyhodnocovacího obvodu je jednoduchý a proto.jeho realizace nevyžaduje velkých pořizovacích ani provozních nákladů. Měřícího vinutí lze využít i k jiným účelům než jen k měření otáček, a to příkladně pro jednu z dalších funkcí řídícího obvodu pohonu, jíž je určování polohy rotoru, potřebné k řízení měniče kmitočtu.The evaluation circuit according to the invention achieves a reliable measurement of the actual speed of the synchronous motor, which is independent of the mechanical parts of the drive and therefore fully complies with the demanding operating conditions of the driven device, namely a ball mill for the production of cement or similar materials. The solution and connection of the evaluation circuit is simple and therefore does not require large acquisition or operating costs. The measuring winding can also be used for purposes other than measuring the speed, for example, for one of the other functions of the drive control circuit, which is determining the rotor position, needed to control the frequency converter.

Na připojeném výkresu je schematicky znázorněn příklad zapojení vyhodnocovacího obvodu podle vynálezu, jenž je součástí elektronických řídících obvodů synchronního motoru, napájeného z měniče kmitočtu. Společně se silovým vinutím jednotlivých fází statoru synchronního motoru jsou ve statorových drážkách umístěna měřící vinutí J_ těchto fází, která jsou vytvořena ze slabého vodiče, jehož průřez je dán pouze jeho spolehlivou mechanickou pevností či odolností vzhledem k dané konstrukci statoru. Jednotlivá měřící vinutí J_ jsou spojena do hvězdy, jejíž střed je vyveden k jednomu vstupu diferenčního vyhodnocovače a 3^elí volné konce jsou zapojeny do jednotlivých střídavých vstupů převodníku 2 třífázového střídavého napětí na stejnosměrné, jehož, stejnosměrný výstup je vyveden k druhému vstupu diferenčního vyhodnocovače >. Převodník 2 je tvořen třemi dvoucestnými usměrňovači a sčítacím členem.The attached drawing schematically shows an example of the connection of an evaluation circuit according to the invention, which is part of the electronic control circuits of a synchronous motor supplied from a frequency converter. Together with the winding of the individual phases of the stator of the synchronous motor, the measuring windings of these phases are formed in the stator grooves, which are made of a weak conductor whose cross-section is given only by its reliable mechanical strength or resistance to the stator construction. Individual measuring winding j are connected in star, whose center is led to one input of the differential counters and ³ and when the free ends are connected to the individual AC input converter 2 three-phase AC power to DC power, which, dc output is conducted to a second input of the differential counters> . The converter 2 consists of three two-way rectifiers and an adder.

Napětí jednotlivých meřících vinutí 1_ odpovídají vnitřnímu napětí jednotlivých fází motoru a jsou přímo úměrná součinu velikosti otáček a magnetického toku stroje. Proto velikost otáček je získávána*na vstupu diferenčního·vyhodnocovace jí po usměrnění a .seo-tení všech napětí měřících vinutí 1 v jpřevodníku 2 a za předpokladu, že synchronní motor pracuje 8 konstantním magnetickým tokem· Pro přesnější vyhodnocení velikosti otáček motoru a zejména při jeho proměnném magnetickém toku je nutné výslednou hodnotu otáček korigovat. Korekci lze provést například pomocí informačního signálu z regulátoru buzený a to buč přičtením nebo odečtením jeho hodnoty ve sČítacím členu převodníku 2, nebol; proměnna hodnota tohoto informačního signálu je přímo úměrná rozdílu snížení nebo zvýěení vnitřního napětí stroje v závislosti na změně intenzity budícího proudu.The voltages of the individual measuring windings 7 correspond to the internal voltages of the individual phases of the motor and are directly proportional to the product of the speed and the magnetic flux of the machine. Therefore, the magnitude of the revolutions is obtained at the input of the differential evaluator after rectifying and adjusting all the voltages of the measuring windings 1 in the converter 2 and provided that the synchronous motor operates at 8 constant magnetic flux. It is necessary to correct the resulting value of revolutions. The correction can be done, for example, by means of an information signal excited from the controller, either by adding or subtracting its value in the adder of the converter 2, or; the variable value of this information signal is directly proportional to the difference in the increase or decrease of the internal voltage of the machine as a function of the change in the excitation current intensity.

Claims

INVENTION OF THE INVENTION

A high-speed synchronous motor speed evaluation circuit powered by a frequency converter and not having a free-running rotor shaft end consisting of three measuring windings, a three-phase AC to DC converter and a differential evaluator, characterized in that they are together with the measuring windings (i) of these phases are formed from the stator grooves, made of a weak conductor with a cross-section given only by its sufficient mechanical strength, whose connected beginnings are connected to one input of the differential evaluator (5), which is connected to the DC output 2) three-phase AC voltage to DC, to whose AC inputs the ends of the individual measuring windings are connected (1).