Устройство для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в электроприводах для измерения угловой скорости вращения в установившихся и переходных режимах. Устройство для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя, содержит источник питания, к которому последовательно подключены по фазе А первый датчик тока, первый датчик напряжения и трехфазный асинхронный электродвигатель, к источнику питания по фазе В последовательно подключены второй датчик тока, второй датчик напряжения и трехфазный асинхронный электродвигатель, по фазе С к источнику питания подсоединен трехфазный асинхронный электродвигатель. Выходы датчиков напряжения и тока подключены к блоку вычисления угловой скорости вращения, который подключен к блоку индикации. К входу блока вычисления угловой скорости вращения подключены датчики температуры и частоты. Блок для вычисления угловой скорости вращения содержит первый блок суммирования, который связан с блоком для вычисления динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости, с блоком для вычисления динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости, с первым блоком ввода коэффициентов, с первым блоком умножения. Первый блок умножения связан с блоком для вычисления измеренного мгновенного значения угловой скорости и с блоком индикации. Технический результат: повышение точности значения угловой скорости вращения в динамических режимах работы электропривода. 10 ил.

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использовано в электроприводах для измерения угловой скорости вращения в установившихся и переходных режимах.

Известно устройство для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя [Тун А.Я. Системы контроля скорости электропривода. М: Энергоатомиздат. 1984. - с.108-109], основанное на использовании асинхронных тахогенераторов.

Такой тахогенератор имеет шихтованный статор, с двумя обмотками - задающей и приемной, сдвинутыми относительно друг друга на 90°. Ротор, закрепленный на оси, представляет собой полый тонкостенный цилиндр из немагнитного металла (дюраль, бронза). Внутри ротора расположен цилиндр из шихтованной стали.

Информация об угловой скорости вращения электродвигателя может быть получена на основе дополнительного, механически присоединенного к электродвигателю тахогенератора, требуется тщательная установка тахогенератора и механическое сочленение с вращающимися частями электродвигателя. Это снижает точность измерения угловой скорости вращения в динамических режимах работы электродвигателя, также применение тахогенератора нецелесообразно по стоимостным ограничениям. Другим существенным недостатком способа является его сложность.

Наиболее близким и взятым за прототип является устройство для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя [ 21033 A4, МКП G01L, 3/10, опубл. 16.03.2009, бюл. 3], содержащее источник питания, к которому последовательно подключены по фазе А первый датчик тока, первый датчик напряжения и трехфазный асинхронный электродвигатель. К источнику питания по фазе В последовательно подключены второй датчик тока, второй датчик напряжения и трехфазный асинхронный электродвигатель. По фазе С к источнику питания подсоединен трехфазный асинхронный электродвигатель. Выходы датчиков напряжения и тока подключены к блоку вычисления угловой скорости вращения, который подключен к блоку индикации.

У данного устройства недостаточная точность измерения угловой скорости вращения асинхронного электродвигателя.

В связи с этим поставлена задача, разработать устройство для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя, которое позволяет повысить точность результата.

Технический результат полезной модели - повышение точности измерения значения угловой скорости вращения в динамических режимах работы электропривода.

Задача полезной модели достигается тем, что устройство для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя также как в прототипе содержит источник питания, к которому последовательно подключены по фазе А первый датчик тока, первый датчик напряжения и трехфазный асинхронный электродвигатель, к источнику питания по фазе В последовательно подключены второй датчик тока, второй датчик напряжения и трехфазный асинхронный электродвигатель, по фазе С к источнику питания подсоединен трехфазный асинхронный электродвигатель, выходы датчиков напряжения и тока подключены к блоку вычисления угловой скорости вращения, который подключен к блоку индикации.

Согласно полезной модели к входу устройства вычисления угловой скорости вращения подключены датчик температуры и датчик частоты, при этом устройство для вычисления угловой скорости вращения содержит первый блок суммирования, который связан с блоком для вычисления динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости, с блоком для вычисления динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости, с первым блоком ввода коэффициентов, с первым блоком умножения, который связан с блоком для вычисления измеренного мгновенного значения угловой скорости и с блоком индикации.

Блок для вычисления динамической составляющей относительного значения угловой скорости содержит второй блок суммирования, который соединен с первым датчиком тока, с первым блоком вычисления сопротивления обмоток ротора, с первым блоком вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента. Причем третий блок суммирования связан со вторым блоком суммирования, с первым датчиком напряжения и со вторым блоком умножения, который подключен к первому блоку суммирования. Третий блок умножения связан с первым блоком вычисления сопротивления обмоток статора, со вторым блоком умножения, с блоком дифференцирования, который подключен к первому датчику тока.

Блок для вычисления динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости содержит второй блок вычисления сопротивления обмоток ротора, к которому последовательно подключены четвертый блок суммирования, четвертый блок умножения, пятый блок суммирования и пятый блок умножения, который связан с первым блоком суммирования, а второй блок вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента подключен к четвертому блоку суммирования, к шестому блоку суммирования, к которому последовательно подключены первый блок интегрирования, пятый блок умножения. Первый блок вычисления периода подключен к первому блоку интегрирования. Второй блок введения коэффициентов подключен к пятому блоку умножения. Первый датчик тока соединен со вторым блоком вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента, с четвертым блоком умножения, а первый датчик напряжения соединен с шестым блоком суммирования и с пятым блоком суммирования.

Блок для вычисления измеренного мгновенного значения угловой скорости содержит последовательно соединенные третий блок вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента, седьмой блок суммирования, шестой блок умножения, восьмой блок суммирования, третий блок ввода коэффициентов, седьмой блок умножения, который подключен к первому блоку умножения. Третий блок вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента соединен с восьмым блоком умножения. Третий блок вычисления сопротивления обмоток ротора связан с седьмым блоком суммирования. К четвертому блоку ввода коэффициентов последовательно подключены девятый блок умножения, девятый блок суммирования, восьмой блок умножения, десятый блок суммирования, второй блок интегрирования, одиннадцатый блок суммирования и седьмой блок умножения. Десятый блок умножения связан со вторым датчиком напряжения, с четвертым блоком ввода коэффициентов и с двенадцатым блоком суммирования. Тринадцатый блок суммирования подключен к первому и второму датчикам тока, к одиннадцатому блоку умножения, который соединен с одиннадцатым блоком суммирования и со вторым блоком вычисления сопротивления обмотки статора. Двенадцатый блок суммирования соединен с первым датчиком напряжения и с десятым блоком суммирования. Шестой блок умножения соединен с первым датчиком тока. Восьмой блок суммирования соединен с первым датчиком напряжения. Девятый блок умножения соединен со вторым датчиком тока. Девятый блок суммирования соединен с первым датчиком тока. Второй блок вычисления периода соединен со вторым блоком интегрирования.

При этом первый, второй и третий блоки вычисления сопротивления обмотки ротора выполнены идентично и каждый содержит двенадцатый блок умножения, который соединен с пятым и шестым блоками ввода коэффициентов. В первом блоке вычисления сопротивления обмотки ротора двенадцатый блок умножения связан со вторым блоком суммирования. Во втором блоке вычисления сопротивления обмотки ротора двенадцатый блок умножения связан с четвертым блоком суммирования, а в третьем блоке вычисления сопротивления обмотки ротора двенадцатый блок умножения связан с седьмым блоком суммирования.

Первый, второй и третий блоки вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента выполнены идентично и каждый состоит из последовательно соединенных четырнадцатого блока суммирования, тринадцатого блока умножения, пятнадцатого блока суммирования и четырнадцатого блока умножения. Седьмой блок ввода коэффициентов соединен с четырнадцатым блоком суммирования. Восьмой блок ввода коэффициентов соединен с тринадцатым блоком умножения. Девятый блок ввода коэффициентов соединен с пятнадцатым блоком суммирования. Десятый блок ввода коэффициентов соединен с четырнадцатым блоком умножения. Четырнадцатый блок суммирования связан с датчиком температуры.

В первом блоке вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента четырнадцатый блок умножения подключен ко второму блок суммирования. Во втором блоке вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента четырнадцатый блок умножения подключен к шестому блоку суммирования и к четвертому блоку суммирования. В третьем блоке вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента четырнадцатый блок умножения подключен к седьмому блоку суммирования и к восьмому блоку умножения.

Первый и второй блоки вычисления периода одинаковы и каждый содержит пятнадцатый блок умножения, который соединен с одиннадцатым блоком ввода коэффициентов и с датчиком частоты. В первом блоке вычисления периода пятнадцатый блок умножения подключен к первому блоку интегрирования. Во втором блоке вычисления периода пятнадцатый блок умножения подключен ко второму блоку интегрирования.

Первый и второй блоки вычисления сопротивления обмотки статора выполнены одинаково и каждый содержит последовательно соединенные двенадцатый блок ввода коэффициентов, шестнадцатый блок умножения и шестнадцатый блок суммирования, к которому подключен тринадцатый блок ввода коэффициентов, причем к шестнадцатому блоку умножения подключен четырнадцатый блок ввода коэффициентов. В первом блоке вычисления сопротивления обмотки статора шестнадцатый блок суммирования подключен к третьему блоку умножения. Во втором блоке вычисления сопротивления обмотки статора шестнадцатый блок суммирования подключен к одиннадцатому блоку умножения.

Предложенное устройство позволяет учесть температуру t_пр проводников обмотки статора, частоту f основной гармоники напряжения статора, а также ввести температурный коэффициент _t, что приводит к повышению точности измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя.

На фиг.1 приведено устройство для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя согласно заявляемому устройству.

На фиг.2 приведена схема блока вычисления угловой скорости вращения 7 (БВУСВ).

На фиг.3 приведена схема блока для вычисления динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости 12 (БВДЦС) _диф(t).

На фиг.4 изображена схема блока для вычисления динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости 13 (БВДИС) _инт(t).

На фиг.5 изображена схема блока для вычисления измеренного мгновенного значения угловой скорости 16 (БВИМЗ) _u(t).

На фиг.6 приведена схема блока вычисления сопротивления обмотки ротора 18 (БВСР1). На фиг.7 приведена схема блока вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента 19 (БВСОС1).

На фиг.8 приведена схема блока вычисления периода 33 (БВТ1).

На фиг.9 представлена схема блока вычисления сопротивления обмотки статора 23 (БВСС1).

На фиг.10 представлены характеристики угловой скорости вращения (t), где кривая 1 - характеристика, полученная с использованием устройства-прототипа, а кривая 2-е использованием предложенного устройства.

Устройство для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя (фиг.1) содержит источник питания 1 (ИП), к которому последовательно подключены по фазе А первый датчик тока 2 (ДТ1), первый датчик напряжения 3 (ДН1) и трехфазный асинхронный электродвигатель 4. К источнику питания 1 (ИП) по фазе В последовательно подключены второй датчик тока 5 (ДТ2), второй датчик напряжения 6 (ДН2) и трехфазный асинхронный электродвигатель 4. По фазе С к источнику питания 1 (ИП) последовательно подсоединен трехфазный асинхронный электродвигатель 4. Выходы датчиков напряжения 3 (ДН1), 6 (ДН2) и тока 2 (ДТ1), 5 (ДТ2) подключены к блоку вычисления угловой скорости вращения 7 (БВУСВ), к входу которого подключены датчик температуры 8 (ДТЕ) и датчик частоты 9 (ДЧ). Выход блока вычисления угловой скорости вращения 7 (БВУСВ) подключен к блоку индикации 10 (БИ).

Блок вычисления угловой скорости вращения 7 (БВУСВ) (фиг.2) содержит блок суммирования 11 (БС1), который связан с блоком для вычисления динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости 12 (БВДДС), с блоком для вычисления динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости 13 (БВДИС), с блоком ввода коэффициентов 14 (БВК1), с блоком умножения 15 (БУ1), который связан с блоком для вычисления измеренного мгновенного значения угловой скорости 16 (БВИМЗ). Блок умножения 15 (БУ1) соединен с блоком индикации 10 (БИ).

Блок для вычисления динамической составляющей относительного значения угловой скорости 12 (БВДДС) (фиг.3) содержит второй блок суммирования 17 (БС2), который соединен с первым датчиком тока 2 (ДТ1), с блоком вычисления сопротивления обмоток ротора 18 (БВСР1), с блоком вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента 19 (БВСОС1). Третий блок суммирования 20 (БС3) связан со вторым блоком суммирования 17 (БС2), с первым датчиком напряжения 3 (ДН1) и со вторым блоком умножения 21 (БУ2), который подключен к первому блоку суммирования 11 (БС1).

Третий блок умножения 22 (БУ3) связан с блоком вычисления сопротивления обмоток статора 23 (БВСС1), со вторым блоком умножения 21 (БУ2), с блоком дифференцирования 24 (БД), который подключен к первому датчику тока 2 (ДТ1).

Блок для вычисления динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости 13 (БВДИС) (фиг.4) содержит второй блок вычисления сопротивления обмоток ротора 25 (БВСР2), к которому последовательно подключены четвертый блок суммирования 26 (БС4), четвертый блок умножения 27 (БУ4), пятый блок суммирования 28 (БС5) и пятый блок умножения 29 (БУ5), который связан с первым блоком суммирования 11 (БС1).

Второй блок вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента 30 (БВСОС2) подключен к четвертому блоку суммирования 26 (БС4), к шестому блоку суммирования 31 (БС6), к которому последовательно подключены блок интегрирования 32 (БИН1) и пятый блок умножения 29 (БУ5). Блок вычисления периода 33 (БВТ1) подключен к первому блоку интегрирования 32 (БИН1). Второй блок введения коэффициентов 34 (БВК2) подключен к пятому блоку умножения 29 (БУ5).

Первый датчик тока 2 (ДТ1) соединен со вторым блоком вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента 30 (БВСОС2), с четвертым блоком умножения 27 (БУ4). Первый датчик напряжения 3 (ДН1) соединен с шестым блоком суммирования 31 (БС6) и с пятым блоком суммирования 28 (БС5).

Блок для вычисления измеренного мгновенного значения угловой скорости 16 (БВИМЗ) (фиг.5) содержит последовательно соединенные третий блок вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента 35 (БВСОС3), седьмой блок суммирования 36 (БС7), шестой блок умножения 37 (БУ6), восьмой блок суммирования 38 (БС8), третий блок ввода коэффициентов 39 (БВК3), седьмой блок умножения 40 (БУ7), который подключен к первому блоку умножения 15 (БУ1).

Третий блок вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента 35 (БВСОС3) соединен с восьмым блоком умножения 41 (БУ8).

Третий блок вычисления сопротивления обмоток ротора 42 (БВСР3) связан с седьмым блоком суммирования 36 (БС7).

К четвертому блоку ввода коэффициентов 43 (БВК4) последовательно подключены девятый блок умножения 44 (БУ9), девятый блок суммирования 45 (БС9), восьмой блок умножения 41 (БУ8), десятый блок суммирования 46 (БС10), второй блок интегрирования 47 (БИН2), одиннадцатый блок суммирования 48 (БС11) и седьмой блок умножения 40 (БУ7).

Десятый блок умножения 49 (БУ10) связан со вторым датчиком напряжения 6 (ДН2), с четвертым блоком ввода коэффициентов 43 (БВК4) и с двенадцатым блоком суммирования 50 (БС12).

Тринадцатый блок суммирования 51 (БС13) подключен к первому 2 (ДТ1) и второму 5 (ДТ2) датчикам тока, к одиннадцатому блоку умножения 52 (БУ11), который соединен с одиннадцатым блоком суммирования 48 (БС11) и со вторым блоком вычисления сопротивления обмотки статора 53 (БВСС2).

Одиннадцатый блок суммирования 50 (БС11) соединен с первым датчиком напряжения 3 (ДН1) и с десятым блоком суммирования 46 (БС10).

Шестой блок умножения 37 (БУ6) соединен с первым датчиком тока 2 (ДТ1).

Восьмой блок суммирования 38 (БС8) соединен с первым датчиком напряжения 3 (ДН1).

Девятый блок умножения 44 (БУ9) соединен со вторым датчиком тока 5 (ДТ2).

Девятый блок суммирования 45 (БС9) соединен с первым датчиком тока 2 (ДТ1).

Второй блок вычисления периода 54 (БВТ2) соединен со вторым блоком интегрирования 47 (БИН2).

Блоки вычисления сопротивления обмотки ротора 18 (БВСР1), 25 (БВСР2) и 42 (БВСР3) реализованы идентично и каждый содержит двенадцатый блок умножения 55 (БУ12) (фиг.6), который соединен с пятым и шестым блоками ввода коэффициентов 56 (БВК5) и 57 (БВК6).

В первом блоке вычисления сопротивления обмотки ротора 18 (БВСР1) двенадцатый блок умножения 55 (БУ12) связан со вторым блоком суммирования 17 (БС2).

Во втором блоке вычисления сопротивления обмотки ротора 25 (БВСР2) двенадцатый блок умножения 55 (БУ12) связан с четвертым блоком суммирования 26 (БС4).

В третьем блоке вычисления сопротивления обмотки ротора 42 (БВСРЗ) двенадцатый блок умножения 55 (БУ12) связан с седьмым блоком суммирования 36 (БС7).

Блоки вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента 19 (БВСОС1), 30 (БВСОС2) и 35 (БВСОСЗ) реализованы идентично и каждый состоит из последовательно соединенных четырнадцатого блока суммирования 58 (БС14) (фиг.7), тринадцатого блока умножения 59 (БУ13), пятнадцатого блока суммирования 60 (БС15) и четырнадцатого блока умножения 61 (БУ14). Седьмой блок ввода коэффициентов 62 (БВК7) соединен с четырнадцатым блоком суммирования 58 (БС14).

Восьмой блок ввода коэффициентов 63 (БВК8) соединен с тринадцатым блоком умножения 59 (БУ13).

Девятый блок ввода коэффициентов 64 (БВК9) соединен с пятнадцатым блоком суммирования 60 (БС15).

Десятый блок ввода коэффициентов 65 (БВК8) соединен с четырнадцатым блоком умножения 61 (БУ14).

Четырнадцатый блок суммирования 58 (БС14) связан с датчиком температуры 8 (ДТЕ).

В первом блоке вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента 19 (БВСОС1) четырнадцатый блок умножения 61 (БУ14) подключен ко второму блоку суммирования 17 (БС2).

Во втором блоке вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента 30 (БВСОС2) четырнадцатый блок умножения 61 (БУ14) подключен к шестому блоку суммирования 31 (БС6) и к четвертому блоку суммирования 26 (БС4).

В третьем блоке вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента 35 (БВСОС3) четырнадцатый блок умножения 61 (БУ14) подключен к седьмому блоку суммирования 36 (БС7) и к восьмому блоку умножения 41 (БУ8).

Блоки вычисления периода 33 (БВТ1) и 54 (БВТ2) одинаковы и каждый содержит пятнадцатый блок умножения 66 (БУ15) (фиг.8), который соединен с одиннадцатым блоком ввода коэффициентов 67 (БВК11) и с датчиком частоты 9 (ДЧ).

В первом блоке вычисления периода 33 (БВТ1) пятнадцатый блок умножения 66 (БУ15) подключен к первому блоку интегрирования 32 (БИН1).

Во втором блоке вычисления периода 54 (БВТ2) пятнадцатый блок умножения 66 (БУ15) подключен ко второму блоку интегрирования 47 (БИН2).

Блоки вычисления сопротивления обмотки статора 23 (БВСС1) и 53 (БВСС2) выполнены одинаково и каждый содержит последовательно соединенные двенадцатый блок ввода коэффициентов 68 (БВК12) (фиг.9), шестнадцатый блок умножения 69 (БУ16) и шестнадцатый блок суммирования 70 (БС16), к которому подключен тринадцатый блок ввода коэффициентов 71 (БВК13). К шестнадцатому блоку умножения 69 (БУ16) подключен четырнадцатый блок ввода коэффициентов 72 (БВК14).

В первом блоке вычисления сопротивления обмотки статора 23 (БВСС1) шестнадцатый блок суммирования 70 (БС16) подключен к третьему блоку умножения 22 (БУ3).

Во втором блоке вычисления сопротивления обмотки статора 53 (БВСС2) шестнадцатый блок суммирования 70 (БС16) подключен к одиннадцатому блоку умножения 52 (БУ11).

В качестве датчиков напряжения 3 (ДН1) и 6 (ДН2) могут быть использованы трансформаторы напряжения, датчиков тока 2 (ДТ1) и 5 (ДТ2) - трансформаторы тока, датчика температуры 8 (ДТЕ) - позистор, датчика частоты 9 (ДЧ) - частотомер. Другие блоки могут быть реализованы стандартными аппаратными средствами на основе интегральных микросхем либо с использованием микропроцессорных комплектов.

Измерение осуществляют следующим образом.

Для определения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя и получения результатов были проведены имитационные эксперименты для трехфазных асинхронных электродвигателей общепромышленного исполнения, например 4А50А4.

Для определения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя с источника питания 1 (ИП) (фиг.1) подали напряжение на трехфазный асинхронный электродвигатель 4, измерили мгновенные значения i_a, i_b фазных токов на фазах А и В с помощью датчиков тока 2 (ДТ1) и 5 (ДТ2), измерили мгновенные значения фазных напряжений u_a, u_b датчиками напряжения 3 (ДН1) и 6 (ДН2), датчиком температуры 8 (ДТЕ) измерили температуру t_пр проводников обмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя, датчиком частоты 9 (ДЧ) измерили частоту f основной гармоники напряжения статора трехфазного асинхронного электродвигателя.

Измеренные значения подали на блок вычисления угловой скорости вращения 7 (БВУСВ).

Для вычисления динамической составляющей относительного значения угловой скорости _диф(t) с первого датчика тока 2 (ДТ1) измеренный фазный ток i_a фазы А подали на выход второго блока суммирования 17 (БС17) и на блок дифференцирования 24 (БД). С первого датчика напряжения 3 (ДН1) измеренное фазное напряжение u_a фазы А подали на третий блок суммирования 20 (БС3). В третьем блоке суммирования 20 (БС3) происходит процесс суммирования поданных на него сигналов, а на блоке дифференцирования 24 (БД) -дифференцирование.

С датчика температуры 8 (ДТЕ) измеренную температуру t_пр и с седьмого блока ввода коэффициентов 62 (БВК7) подали на четырнадцатый блок суммирования 58 (БС14), сигнал с которого и сигнал с восьмого блока ввода коэффициентов 63 (БВК8) подали на тринадцатый блок умножения 59 (БУ13), где происходило умножение поданных на него сигналов. С тринадцатого блока умножения 59 (БУ13) подали сигнал на пятнадцатый блок суммирования 60 (БС15), на который также подали сигнал с девятого блока ввода коэффициентов 64 (БВК9). В пятнадцатом блоке суммирования 60 (БС15) происходило суммирование поданных на него сигналов. Полученный сигнал в результате суммирования с пятнадцатого блока суммирования (БС15) подали на четырнадцатый блок умножения 61 (БУ14), на который также подали сигнал с десятого блока ввода коэффициентов 65 (БВК10). В четырнадцатом блоке умножения (БУ14) происходит умножение сигналов поступающих на его вход. С четырнадцатого блока умножения 61 (БУ14) сопротивление обмотки статора с учетом температурного коэффициента - z подали на второй блок суммирования 17 (БС2), причем величина z представлена в виде:

,

где R_s - активное сопротивление обмотки статора;

_t - температурный коэффициент, характеризующий свойства проводников обмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя.

С пятого и шестого блоков ввода коэффициентов 56 (БВК5) и 57 (БВК6) на двенадцатый блок умножения 55 (БУ12) подали сигналы. В двенадцатом блоке умножения 55 (БУ12) происходит умножение сигналов поступающих на его вход. Получили сопротивление приведенной обмотки ротора с учетом коэффициента , которое подали на второй блок суммирования 17 (БС2), причем величина представлена в виде:

,

где - активное сопротивление приведенного ротора;

.

Во втором блоке суммирования 17 (БС2) происходит суммирование сигналов поступающих на его вход.

Сигнал с блока суммирования 17 (БС2) подали на третий блок суммирования 20 (БС3), с которого сигнал подали на второй блок умножения 21 (БУ2).

С двенадцатого блока ввода коэффициентов 68 (БВК12) и с четырнадцатого блока ввода коэффициентов 72 (БВК14) сигналы поступили на шестнадцатый блок умножения 69 (БУ16), где происходило умножение входных сигналов. С шестнадцатого блока умножения 69 (БУ16) и с тринадцатого блока ввода коэффициентов 71 (БВК13) сигналы подали на шестнадцатый блок суммирования 70 (БС16), где суммировали сигналы, поступающие на его вход.

На выходе шестнадцатого блока суммирования 70 (БС16) получили индуктивное сопротивление с учетом коэффициента -L:

L=L_µ·-L_s,

где L_µ - взаимная индуктивность обмоток статора и ротора;

;

L_s - полная индуктивность обмотки статора.

С выхода шестнадцатого блока суммирования 70 (БС16) сигнал L подали на третий блок умножения 22 (БУ3). С третьего блока умножения 22 (БУ3) сигнал подали на второй блок умножения 21 (БУ2). С блока дифференцирования 24 (БД) подали сигнал на третий блок умножения 22 (БУЗ). В блоках умножения 21 (БУ2) и 22 (БУ3) происходило умножение сигналов, поступающих на их вход.

В результате на выходе второго блока умножения 21 (БУ2) получили вычисленное значение динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости _диф(t):

.

Для вычисления динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости _инт(t) с первого датчика тока 2 (ДТ1) измеренный фазный ток i_a фазы А подали на выход второго блока вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента 30 (БВСОС1) и на четвертый блок умножения 27 (БУ4). С первого датчика напряжения 3 (ДН1) измеренное фазное напряжение u_a фазы А подали на шестой блок суммирования 31 (БС6) и пятый блок суммирования 28 (БС5).

С датчика температуры 8 (ДТЕ) измеренную температуру t_пр и с седьмого блока ввода коэффициентов 62 (БВК7) подали на четырнадцатый блок суммирования 58 (БС14), сигнал с которого и сигнал с восьмого блока ввода коэффициентов 63 (БВК8) подали на тринадцатый блок умножения 59 (БУ13), где происходило умножение поданных на него сигналов. С тринадцатого блока умножения 59 (БУ13) подали сигнал на пятнадцатый блок суммирования 60 (БС15), на который также подали сигнал с девятого блока ввода коэффициентов 64 (БВК9). В пятнадцатом блоке суммирования 60 (БС15) происходило суммирование поданных на него сигналов. Полученный сигнал в результате суммирования с пятнадцатого блока суммирования (БС15) подали на четырнадцатый блок умножения 61 (БУ14), на который также подали сигнал с десятого блока ввода коэффициентов 65 (БВК10). В четырнадцатом блоке умножения (БУ14) происходит умножение сигналов поступающих на его вход. С четырнадцатого блока умножения 61 (БУ14) сигнал z подали на шестой блок суммирования 31 (БС6) и на четвертый блок суммирования 26 (БС4).

С пятого и шестого блоков ввода коэффициентов 56 (БВК5) и 57 (БВК6) на двенадцатый блок умножения 55 (БУ12) подали сигналы. В двенадцатом блоке умножения 55 (БУ12) происходит умножение сигналов поступающих на его вход. Получили сигнал который подали на четвертый блок суммирования 26 (БС4).

С одиннадцатого блока ввода коэффициентов 67 (БВК11) и с датчика частоты 9 (ДЧ) измеренное значение частоты основной гармоники напряжения питания трехфазного асинхронного электродвигателя f подали на пятнадцатый блок умножения 66 (БУ15). С пятнадцатого блока умножения 66 (БУ15) сигнал поступил на первый блок интегрирования 32 (БИН1), на который подали также сигнал с шестого блока суммирования 31 (БС6).

Со второго блока ввода коэффициентов 34 (БВК2) подали сигнал на пятый блок умножения 29 (БУ5), на который подали сигналы с первого блока интегрирования 32 (БИН1) и с пятого блока суммирования 28 (БС5). С четвертого блока суммирования 26 (БС4) сигнал подали на четвертый блок умножения (БУ4), полученный на выходе его сигнал подали на пятый блок суммирования 28 (БС5).

В блоках суммирования 26 (БС4), 28 (БС5) и 31 (БС6) происходило суммирование сигналов поступающих на их вход.

В блоках умножения 27 (БУ4) и 29 (БУ5) происходило умножение сигналов поступающих на их вход.

В первом блоке интегрирования 32 (БИН1) происходит интегрирование в пределах от 0 до .

В результате с выхода пятого блока умножения 29 (БУ5) получили динамическую интегральную составляющую относительного значения угловой скорости _инт(t):

,

где .

Вычисленные значения динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости _диф(t) со второго блока умножения 21 (БУ2) и динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости _инт(t) с пятого блока умножения 29 (БУ5), и значения коэффициента с блока ввода коэффициентов 14 (БВК1) подали на первый блок суммирования 11 (БС1), где происходило их суммирование.

Для вычисления измеренного мгновенного значения угловой скорости (БВИМЗ) _u(t) с первого датчика тока 2 (ДТ1) измеренный фазный ток i_a фазы А подали на шестой блок умножения 37 (БУ6), на девятый блок суммирования 45 (БС9) и на тринадцатый блок суммирования 51 (БC13). С датчика тока 5 (ДТ2) измеренный фазный ток k фазы В подали на девятый блок умножения 44 (БУ9) и на тринадцатый блок суммирования 51 (БС13). С первого датчика напряжения 3 (ДН1) измеренное фазное напряжение u_a фазы А подали на восьмой блок суммирования 38 (БС8) и на двенадцатый блок сложения 50 (БС12). Со второго датчика напряжения 6 (ДН2) измеренное фазное напряжение u_b фазы В подали десятый блок умножения 49 (БС10).

С датчика температуры 8 (ДТЕ) измеренную температуру t_пр и с седьмого блока ввода коэффициентов 62 (БВК7) подали на четырнадцатый блок суммирования 58 (БС14), сигнал с которого и сигнал с восьмого блока ввода коэффициентов 63 (БВК8) подали на тринадцатый блок умножения 59 (БУ13), где происходило умножение поданных на него сигналов. С тринадцатого блока умножения 59 (БУ13) подали сигнал на пятнадцатый блок суммирования 60 (БС15), на который также подали сигнал с девятого блока ввода коэффициентов 64 (БВК9). В пятнадцатом блоке суммирования 60 (БС15) происходило суммирование поданных на него сигналов. Полученный сигнал в результате суммирования с пятнадцатого блока суммирования (БС15) подали на четырнадцатый блок умножения 61 (БУ14), на который также подали сигнал с десятого блока ввода коэффициентов 65 (БВК10). В четырнадцатом блоке умножения (БУ14) происходит умножение сигналов поступающих на его вход. С четырнадцатого блока умножения 61 (БУ14) сопротивление обмотки статора с учетом температурного коэффициента - z подали на седьмой блок суммирования 36 (БС7) и на восьмой блок умножения 41 (БУ8).

С пятого и шестого блоков ввода коэффициентов 56 (БВК5) и 57 (БВК6) на двенадцатый блок умножения 55 (БУ12) подали сигналы. В двенадцатом блоке умножения 55 (БУ12) происходит умножение сигналов поступающих на его вход. Получили сигнал , который подали на седьмой блок суммирования 36 (БС7).

С двенадцатого блока ввода коэффициентов 68 (БВК12) и с четырнадцатого блока ввода коэффициентов 72 (БВК14) сигналы поступили на шестнадцатый блок умножения 69 (БУ16), где происходило умножение входных сигналов. С шестнадцатого блока умножения 69 (БУ16) и с тринадцатого блока ввода коэффициентов 71 (БВК13) сигналы подали на шестнадцатый блок суммирования 70 (БС16), где суммировали сигналы, поступающие на его вход.

На выходе шестнадцатого блока суммирования 70 (БС16) получили величину L. С выхода блока суммирования 70 (БС16) сигнал подали на одиннадцатый блок умножения 52 (БУ11).

С одиннадцатого блока ввода коэффициентов 67 (БВК11) и с датчика частоты 9 (ДЧ) измеренное значение частоты основной гармоники напряжения питания трехфазного асинхронного электродвигателя f подали на пятнадцатый блок умножения 66 (БУ15). С пятнадцатого блока умножения 66 (БУ15) и с десятого блока суммирования 46 (БС10) сигнал подали на второй блок интегрирования 47 (БИН2).

Сигнал с выхода седьмого блока суммирования 36 (БС7) подали на шестой блок умножения 37 (БУ6), затем на восьмой блок суммирования 38 (БС8). На выходе сигнал с блока 38 (БС8) подали на третий блок ввода коэффициентов 39 (БВК3), сигнал с которого подали на седьмой блок умножения 40 (БУ7).

С четвертого блока ввода коэффициентов 43 (БВК4) подали сигнал на девятый блок умножения 44 (БУ9) и на десятый блок умножения 49 (БУ10), сигнал с которого подали на двенадцатый блок суммирования 50 (БС12). С выхода блока суммирования 50 (БС12) сигнал подали на десятый блок суммирования 46 (БС10).

Сигнал с девятого блока умножения 44 (БУ9) подали на девятый блок суммирования 45 (БС9). С блока суммирования 45 (БС9) сигнал подали на восьмой блок умножения 41 (БУ8), с блока умножения 41 (БУ8) на десятый блок суммирования 46 (БС10).

С тринадцатого блока суммирования 51 (БС13) сигнал подали на одиннадцатый блок умножения 52 (БУ11). С одиннадцатого блока умножения 52 (БУ11) и со второго блока интегрирования 47 (БИН2) подали сигнал на одиннадцатый блок суммирования 48 (БС11), с выхода которого подали на седьмой блок умножения 40 (БУ7).

В блоках суммирования 36 (БС7), 38 (БС8), 45 (БС9), 46 (БС10), 48 (БС11), 50 (БС12), 51 (БС13) происходило суммирование сигналов поступающих на их вход.

В блоках умножения 37 (БУ6), 40 (БУ7), 41 (БУ8), 44 (БУ9), 49 (БУЮ), 52 (БУ11) происходило умножение сигналов поступающих на их вход.

Во втором блоке интегрирования 47 (БИН2) происходило интегрирование в пределах от 0 до .

В результате на выходе седьмого блока умножения 40 (БУ7) получили измеренное мгновенное значение угловой скорости _u(t):

.

Вычисленное значение измеренного мгновенного значения угловой скорости _u(t) c седьмого блока умножения 40 (БУ7) и сигнал с первого блока суммирования 11 (БС1) подали на первый блок умножения 15 (БУ1), в котором определили угловую скорость вращения трехфазного асинхронного электродвигателя в следующем виде:

(t)=_u(t)·[1+_инт(t)+_диф(t)].

Полученный сигнал с блока умножения 15 (БУ1), пропорциональный угловой скорости трехфазного асинхронного электродвигателя, (t), вывели на блок индикации 10 (Б10) в цифровом виде или в виде графика.

В результате имитационного моделирования, которое основано на сравнении и анализе графиков угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя, были рассмотрены графики, полученные с использованием устройства-прототипа (фиг.10, кривая 1) и с помощью предложенного устройства (фиг.10, кривая 2). При моделировании был принят режим пуска асинхронного электродвигателя как наиболее тяжелый, при котором параметры изменяются в широких пределах. Были приняты нулевые начальные условия, время начала моделирования t₀=0; время окончания моделирования t_K=50/314 с; шаг интегрирования t=0,001/314 с.

Сравнение характеристик угловой скорости вращения (t), полученных с использованием устройства-прототипа (кривая 1) с характеристикой угловой скорости вращения, полученной с помощью предложенного устройства (кривая 2) показывает, что точность измерения в первом случае составляет 94-95%, а во втором - 96-97%.

Устройство для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее источник питания, к которому последовательно подключены по фазе А первый датчик тока, первый датчик напряжения и трехфазный асинхронный электродвигатель, к источнику питания по фазе В последовательно подключены второй датчик тока, второй датчик напряжения и трехфазный асинхронный электродвигатель, по фазе С к источнику питания подсоединен трехфазный асинхронный электродвигатель, выходы датчиков напряжения и тока подключены к блоку вычисления угловой скорости вращения, который подключен к блоку индикации, отличающееся тем, что к входу устройства вычисления угловой скорости вращения подключены датчик температуры и датчик частоты, при этом устройство для вычисления угловой скорости вращения содержит первый блок суммирования (11), который связан с блоком для вычисления динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости, с блоком для вычисления динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости, с первым блоком ввода коэффициентов (14), с первым блоком умножения (15), который связан с блоком для вычисления измеренного мгновенного значения угловой скорости и с блоком индикации; причем блок для вычисления динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости содержит второй блок суммирования (17), который соединен с первым датчиком тока (2), с первым блоком вычисления сопротивления обмоток ротора (18), с первым блоком вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента (19), а третий блок суммирования (20) связан со вторым блоком суммирования (17), с первым датчиком напряжения (3) и со вторым блоком умножения (21), который подключен к первому блоку суммирования (11), причем третий блок умножения (22) связан с первым блоком вычисления сопротивления обмоток статора (23), со вторым блоком умножения (21), с блоком дифференцирования, который подключен к первому датчику тока (2); при этом блок для вычисления динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости содержит второй блок вычисления сопротивления обмоток ротора (25), к которому последовательно подключены четвертый блок суммирования (26), четвертый блок умножения (27), пятый блок суммирования (28) и пятый блок умножения (29), который связан с первым блоком суммирования (11), а второй блок вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента (30) подключен к четвертому блоку суммирования (26), к шестому блоку суммирования (31), к которому последовательно подключены первый блок интегрирования (32) и пятый блок умножения (29), а первый блок вычисления периода (33) подключен к первому блоку интегрирования (32), второй блок введения коэффициентов (34) подключен к пятому блоку умножения (29), причем первый датчик тока (2) соединен со вторым блоком вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента (30), с четвертым блоком умножения (27), а первый датчик напряжения (3) соединен с шестым блоком суммирования (31) и с пятым блоком суммирования (28); при этом блок для вычисления измеренного мгновенного значения угловой скорости содержит последовательно соединенные третий блок вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента (35), седьмой блок суммирования (36), шестой блок умножения (37), восьмой блок суммирования (38), третий блок ввода коэффициентов (39), седьмой блок умножения (40), который подключен к первому блоку умножения (15), причем третий блок вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента (35) соединен с восьмым блоком умножения (41), третий блок вычисления сопротивления обмоток ротора (42) связан с седьмым блоком суммирования (36), а к четвертому блоку ввода коэффициентов (43) последовательно подключены девятый блок умножения (44), девятый блок суммирования (45), восьмой блок умножения (41), десятый блок суммирования (46), второй блок интегрирования (47), одиннадцатый блок суммирования (48) и седьмой блок умножения (40), причем десятый блок умножения (49) связан со вторым датчиком напряжения (6), с четвертым блоком ввода коэффициентов (43) и с двенадцатым блоком суммирования (50), а тринадцатый блок суммирования (51) подключен к первому (2) и второму (5) датчикам тока, к одиннадцатому блоку умножения (52), который соединен с одиннадцатым блоком суммирования (48) и со вторым блоком вычисления сопротивления обмотки статора (53), а двенадцатый блок суммирования (50) соединен с первым датчиком напряжения (3) и с десятым блоком суммирования (46), при этом шестой блок умножения (37) соединен с первым датчиком тока (2), восьмой блок суммирования (38) соединен с первым датчиком напряжения (3), девятый блок умножения (44) соединен со вторым датчиком тока (5), девятый блок суммирования (45) соединен с первым датчиком тока (2), второй блок вычисления периода (54) соединен со вторым блоком интегрирования (47); при этом первый (18), второй (25) и третий (42) блоки вычисления сопротивления обмотки ротора выполнены идентично и каждый содержит двенадцатый блок умножения (55), который соединен с пятым и шестым блоками ввода коэффициентов (56) и (57); в первом блоке вычисления сопротивления обмотки ротора (18) двенадцатый блок умножения (55) связан со вторым блоком суммирования (17), во втором блоке вычисления сопротивления обмотки ротора (25) двенадцатый блок умножения (55) связан с четвертым блоком суммирования (26), а в третьем блоке вычисления сопротивления обмотки ротора (42) двенадцатый блок умножения (55) связан с седьмым блоком суммирования (36); кроме того, первый (19), второй (30) и третий (35) блоки вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента выполнены идентично и каждый состоит из последовательно соединенных четырнадцатого блока суммирования (58), тринадцатого блока умножения (59), пятнадцатого блока суммирования (60) и четырнадцатого блока умножения (61), при этом седьмой блок ввода коэффициентов (62) соединен с четырнадцатым блоком суммирования (58), восьмой блок ввода коэффициентов (63) соединен с тринадцатым блоком умножения (59), девятый блок ввода коэффициентов (64) соединен с пятнадцатым блоком умножения (60), десятый блок ввода коэффициентов (65) соединен с четырнадцатым блоком умножения (61), четырнадцатый блок суммирования (58) связан с датчиком температуры (8); причем в первом блоке вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента (19) четырнадцатый блок умножения (61) подключен ко второму блоку суммирования (17), во втором блоке вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента (30) четырнадцатый блок умножения (61) подключен к шестому блоку суммирования (31) и к четвертому блоку суммирования (26), а в третьем блоке вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента (35) четырнадцатый блок умножения (61) подключен к седьмому блоку суммирования (36) и к восьмому блоку умножения (41); кроме того, первый (33) и второй (54) блоки вычисления периода одинаковы и каждый содержит пятнадцатый блок умножения (66), который соединен с одиннадцатым блоком ввода коэффициентов (67) и с датчиком частоты (9), причем в первом блоке вычисления периода (33) пятнадцатый блок умножения (66) подключен к первому блоку интегрирования (32), а во втором блоке вычисления периода (54) пятнадцатый блок умножения (66) подключен ко второму блоку интегрирования (47); при этом первый (23) и второй (53) блоки вычисления сопротивления обмотки статора выполнены одинаково и каждый содержит последовательно соединенные двенадцатый блок ввода коэффициентов (68), шестнадцатый блок умножения (69) и шестнадцатый блок суммирования (70), к которому подключен тринадцатый блок ввода коэффициентов (71), к шестнадцатому блоку умножения (69) подключен четырнадцатый блок ввода коэффициентов (72), причем в первом блоке вычисления сопротивления обмотки статора (23) шестнадцатый блок суммирования (70) подключен к третьему блоку умножения (22), а во втором блоке вычисления сопротивления обмотки статора (53) шестнадцатый блок суммирования (70) подключен к одиннадцатому блоку умножения (52).