PL172957B1 - Układ do cyfrowego pomiaru poślizgu silników asynchronicznych - Google Patents

Abstract

Układ do cyfrowego pomiaru poślizgu silników asynchronicznych, zawierający generator, przetwornik obrotowo-impulsowy, liczniki, jednostkę centralną, znamienny tym. ze wyjście generatora (G)jest dołączone do wejść zegarowych licznika pierwszego (L1) i drugiego (L2), następne wejście licznika pierwszego (L1) połączonejest z wyjściem układu formującego (UF), które jest ponadto połączone z wejściem przerzutnika bistabilnego (PB) oraz wejściem układu sprzęgającego (US), z kolei wejście układu formującego (UF) jest połączone ze źródłem napięcia zasilającego Us, natomiast drugie wejście licznika drugiego (L2)jest połączone z wyjściem licznika trzeciego (L3), w którym jedno z wejść jest połączone z wyjściem przetwornika obrotowo-impulsowego (POI), do którego jest doprowadzony sygnał o częstotliwości proporcjonalnej do prędkości obrotowej ω, a drugie z wejść dołączonejest do wyjścia przerzutnika bistabilnego (PB), którego drugie wejście jest dołączone do jednego z wyjść układu sprzęgającego (US), w którym informacyjne szyny danych dołączone są do liczników pierwszego (L1), drugiego (L2) i trzeciego (L3) oraz do jednostki centralnej (jC), ponadto jedno z wyjść układu sprzęgającego (US) dołączone jest do licznika tr^^^iego (L3), a jedno z wejść do wyjścia tego licznika.

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do cyfrowego pomiaru poślizgu silników asynchronicznych. Wynalazek stosuje się w metrologii elektrycznej w takich przypadkach, kiedy konieczny jest dokładny i bezpośredni pomiar wartości poślizgu.

Znane dotychczas układy do pomiaru poślizgu silników asynchronicznych zawierają prądniczkę tachometryczną lub przetwornik cyfrowy, przy pomocy których mierzy się prędkość obrotową silnika, w oparciu o którą dokonuje się pomiaru poślizgu. Takie wyznaczanie poślizgu jest mało dokładne ze względu na to, że prędkość synchroniczna zależy od częstotliwości napięcia zasilającego, które podlega ciągłym zmianom, niemożliwym do uwzględnienia w trakcie pomiaru.

Znany jest z opisu patentowego polskiego nr 123 660 układ do pomiaru poślizgu składający się z kontrolowanego silnika, do którego wału dołączone są, połączone kaskadowo, przetwornik obrotowo-impulsowy, układ dopasowujący, funktor bramkujący, licznik, pamięć i człon wyjściowy. Funktor bramkujący i pamięć są sterowane z układu sterującego bezpośrednio, a licznik jest sterowany z układu sterującego poprzez układ zadający. Zarówno kontrolowany silnik jak też układ sterujący są zasilane z jednej sieci. Impulsy z przetwornika obrotowo-impulsowego o częstotliwości proporcjonalnej do prędkości obrotowej kontrolowanego silnika, są zliczane przez licznik w czasie zależnym od częstotliwości sieci. Dzięki odpowiednio zaprogramowanej pracy licznika jego stan po zakończeniu procesu zliczania jest miarą poślizgu. ,

Znany jest również z opisu patentowego nr 133 059 układ składający się z dwóch liczników, z których każdy zasilany jest z generatora wzorcowego poprzez bramkę. Do jednej bramki jest doprowadzany sygnał proporcjonalny do prędkości obrotowej z przetwornika prędkości obrotowej. Do drugiej bramki jest doprowadzony sygnał proporcjonalny do napięcia zasilającego z przetwornika częstotliwości. Bramki i liczniki są sterowane bezpośrednio z układu sterującego. Do wyjść liczników przyłączone są, połączone kaskadowo, urządzenie komutujące, układ arytmetyczny i układ wyjściowy, sterowane za pośrednictwem tego samego układu sterującego. Impulsy z generatora wzorcowego są tu zliczane przez dwa równoległe liczniki. Liczba zliczona przez jeden z nich jest zależna od częstotliwości sieci zasilającej, a druga od

172 957 prędkości obrotowej silnika. Układ arytmetyczny na podstawie tych liczb wyznacza wartość poślizgu, która jest uwidoczniona na układzie wyjściowym.

Wadą rozwiązania, według patentu nr 123 660 jest to, ze czas pomiaru jest tu naizucony żądaną dokładnością, prędkością obrotową kontrolowanego silnika oraz liczbą impulsów wytworzonych przez przetwornik obrotowo-impulsowy w jednym obrocie silnika. Uzyskanie wysokiej dokładności pomiaru wymaga tu zwiększenie ilości zliczanych impulsów, a więc czasu zliczania, który osiąga znaczne wartości dla silników o mniejszych wartościach prędkości synchronicznej, posiadających dużą liczbę par biegunów. Wadą rozwiązania, według patentu nr 133 059, jest to, że moment rozpoczęcia zliczania w jednym i drugim liczniku może być przesunięty nawet o jeden okres sieci zasilającej, co wprowadza możliwość popełnienia błędów przy gwałtownych zmianach poślizgu w wyniku zmian obciążenia lub napięcia zasilającego

Układ według wynalazku, do cyfrowego pomiaru poślizgu silników asynchronicznych, zawierający generator, przetwornik obrotowo-impulsowy, liczniki oraz jednostkę centralną, charakteryzuje się tym, że wyjście generatora jest dołączone do wejść zegarowych liczników pierwszego i drugiego. Następne wejście licznika pierwszego połączone jest z wyjściem układu formującego, które jest ponadto połączone z wejściem przerzutnika bistabilnego oraz wejściem układu sprzęgającego, z kolei wejście .układu formującego jest połączone ze źródłem napięcia zasilającego. Drugie wejście licznika drugiego jest połączone z wyjściem licznika trzeciego, w którym jedno z wejść jest połączone z wyjściem przetwornika obrotowo-impulsowego, do którego jest doprowadzony sygnał o częstotliwości proporcjonalnej do prędkości obrotowej, drugie z wejść dołączone jest do wyjścia przerzutnika bistabilnego. Drugie wejście przerzutnika bistabilnego jest dołączone do jednego z wyjść układu sprzęgającego, w którym informacyjne szyny danych dołączone są do liczników pierwszego, drugiego i trzeciego oraz do jednostki centralnej. Jedno z wyjść układu sprzęgającego dołączone jest do licznika trzeciego, a jedno z wejść do wyjścia tego licznika.

Rozwiązanie, według wynalazku, pozwala na uzyskanie wysokiej dokładności pomiaru poślizgu silników asynchronicznych o różnych prędkościach synchronicznych, przy krótkich czasach pomiaru, przy czym pomiar częstotliwości sieci i prędkości obrotowej odbywa się niemal w tym samym przedziale czasowym.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu do cyfrowego pomiaru poślizgu silników asynchronicznych.

Układ, według wynalazku, przedstawiony na rysunku, ma wyjście generatora G dołączone do wejść zegarowych licznika pierwszego L1 i drugiego L2. Następne wejście licznika pierwszego L1 połączone jest z wyjściem układu formującego UF, które jest ponadto połączone z wejściem przerzutnika bistabilnego PB oraz z wejściem układu sprzęgającego US,zkolei wejście układu formującego UF jest połączone ze źródłem napięcia zasilającego U_s. Drugie wejście licznika drugiego L2 jest połączone z wyjściem licznika trzeciego L3, w którym jedno z wejść jest połączone z wyjściem przetwornika obrotowo-impulsowego POI, do którego jest doprowadzany sygnał o częstotliwości proporcjonalnej do prędkości obrotowej co, a drugie z wejść dołączone jest do wyjścia przerzutnika bistabilnego PB, którego drugie wejście jest dołączone do jednego z wyjść układu sprzęgającego US, w którym informacyjne szyny danych dołączone są do liczników pierwszego Ll, drugiego L2 i trzeciego L3 oraz do jednostki centralnej JC. Jedno z wyjść układu sprzęgającego US dołączone jest do licznika trzeciego L3, a jedno z wejść do wyjscia tego licznika.

Działanie układu jest następujące. Na początku pomiaru jednostka centralna JC, za pośrednictwem układu sprzęgającego US, programuje licznik L3 na zliczenie k impulsów wejściowych, przy czym k=R/p gdzie R oznacza liczbę impulsów na wyjściu przetwornika obrotowo-impulsowego POI w trakcie jednego obrotu, wału, a p - liczbę par biegunów badanego silnika. Licznik L3 jest programowanym licznikiem, którego wyjście zmienia stan na czas zaprogramowanej liczby impulsów wejściowych. Cykl pomiarowy rozpoczyna się od wyzerowania liczników Ll, L2, L3. Zmiana stanu sygnału na wyjściu układu formującego UF i wyjściu przerzutnika bistabilnego PB powoduje zmianę stanu na wyjściu licznikaL3. Jednostka centralna JC po ponownej zmianie stanu na wyjściu układu formującego UF i zmianie stanu na wyjściu

172 957 licznika trzeciego L3 odczytuje stan Ni licznika pierwszego L1 oraz stan N₂ licznika drugiego L2, a następnie oblicza poślizg według zależności

N·,

Zależność ta wynika ze wzoru:

s= 1(2 ) gdzie: s - poślizg silnika asynchronicznego n - prędkość obrotowa silnika ns - synchroniczna prędkość obrotowa silnika

Synchroniczna prędkość obrotowa silnika ns zależy od liczby par biegunów silnika p oraz częstotliwości napięcia sieci zasilającej f_s zgodnie z zależnością:

60*f_g n^: (3) dlatego zależność (2) można przedstawić w postaci:

p*f s= 1 (4) gdzie f to częstotliwość obrotów wału.

Jeżeli do wyznaczenia częstotliwości napięcia zasilającego silnik wykorzysta się licznik zliczający impulsy przebiegu prostokątnego o częstotliwości f_g bramkowanego sygnałem o długości równej okresowi napięcia zasilającego, to częstotliwość f_s można określić wzorem:

Ni (5) gdzie Ni to liczba impulsów zliczonych przez pierwszy licznik LI.

Częstotliwość obrotu wału f można określić wykorzystując licznik zliczający impulsy przebiegu prostokątnego o częstotliwości f_g, bramkowane sygnałem z przetwornika obrotowoimpulsowego POI, z zależności:

k f= ... * R

N₂ (6)

N₂ - liczba impulsów zliczonych przez drugi licznik L2,

R - liczba impulsów na wyjściu przetwornika obrotowo-impulsowego POI no trakci e jedna po odsotu wabi, k - podział dzielnika częstotliwości dołączonego do wyjścia przetwornika obrotowo-impulsowego POI.

Pozostawiając te zależności do wzoru (4) otrzyma s ię zależn ość:

gdzie:

k*p s^w 1Ni

N₂ (7)

172 957

Jeżeli podział dzielnika częstotliwości będzie wynosić k = —, to poślizg można określić

N.

s= 1.......

Wynika stąd, ze poślizg można wyznaczyć na podstawie liczby i mpulsów zliczonych przez dwa liczniki bramkowane przez odpowiednio dobrane sygnały bramkujące.

172 957

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ do cyfrowego pomiaru poślizgu silników asynchronicznych, zawierający generator, przetwornik obrotowo-impulsowy, liczniki, jednostkę centralną, znamienny tym, że wyjście generatora (G) jest dołączone do wejść zegarowych licznika pierwszego (L1) i drugiego (L2). następne wejście licznika pierwszego (L1) połączone jest z wyjściem układu formującego (UF), które jest ponadto połączone z wejściem przerzutnika bistabilnego (PB) oraz wejściem układu sprzęgającego-(US), z kolei wejście układu formującego (UF) jest połączone ze źródłem napięcia zasilającego Us, natomiast drugie wejście licznika drugiego (L2) jest połączone z wyjściem licznika trzeciego (L3). w którym jedno z wejść jest połączone z wyjściem przetwornika obrotowo-impulsowego (POI), do którego jest doprowadzony sygnał o częstotliwości proporcjonalnej do prędkości obrotowej ω, a drugie z wejść dołączone jest do wyjścia przerzutnika bistabilnego (PB), którego drugie wejście jest dołączone do jednego z wyjść układu sprzęgającego (US), w którym informacyjne szyny danych dołączone są do liczników pierwszego (L1), drugiego (L2) i trzeciego (L3) oraz do jednostki centralnej (JC), ponadto jedno z wyjść układu sprzęgającego (US) dołączone jest do licznika trzeciego (L3), a jedno z wejść do wyjścia tego licznika.