DD258467A1

DD258467A1 - ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE PERFORMANCE AND / OR THE MOMENT OF INDUCTION MOTORS

Info

Publication number: DD258467A1
Application number: DD30070687A
Authority: DD
Inventors: Klaus Von Langermann; Ulrich Doerschner
Original assignee: Nahrungsguetermaschinenbau Veb
Priority date: 1987-03-12
Filing date: 1987-03-12
Publication date: 1988-07-20

Abstract

Mit der Bestimmung der Leistung und/oder des Moments an Induktionsmotoren, die sich waehrend eines Prozessablaufes aendern, werden Steuer- und Regelvorgaenge ausgeloest. Die Erfindung soll den Aufwand senken. Aufgabe ist es die Leistung und/oder das Moment durch digitale Anordnungen mit einem Mikrorechner zu ermitteln. Dazu wird ein beruehrungsloser Schalter am Rotor eines Induktionsmotors zur Erfassung eines oder mehrerer Impulse pro Umdrehung der Motorwelle angeordnet, sowie eine Impulsformerstufe zur Erfassung der Synchrondrehzahl zwischen Stromquelle und Mikrorechner geschaltet. Im Mikrorechner werden alle Messdaten erfasst und zur Regelung des weiteren Prozessablaufes ausgewertet. Fig. 1With the determination of the power and / or the torque of induction motors that change during a process flow, control and Regelvorvorenge be triggered. The invention is intended to reduce the effort. Task is to determine the performance and / or the moment by digital arrangements with a microcomputer. For this purpose, a non-contact switch on the rotor of an induction motor for detecting one or more pulses per revolution of the motor shaft is arranged, as well as a pulse shaper connected to detect the synchronous speed between the power source and microcomputer. In the microcomputer, all measurement data are recorded and evaluated to control the further process flow. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung der Leistung und/oder des Moments an Induktionsmotoren, die sich während eines Prozeßablaufes ändern und damit Steuer- und Regelvorgänge ausgelöst werden, wie z. B. an Rührwerken oder ähnlichem.The invention relates to an arrangement for determining the power and / or the torque of induction motors that change during a process flow and thus control and regulating operations are triggered, such. B. on stirrers or the like.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In der DE-OS 2129437 ist eine Lösung beschrieben, bei der mittels eines Tachogenerators aus der Motordrehzahl eine Spannung ermittelt wird. Des weiteren wird die Synchrondrehzahl des Motors in eine Spannung umgeformt. Aus diesen beiden Spannungen wird die Differenz ermittelt, was den Schlupf des Induktionsmotors entspricht und mittels Operationsverstärker zur Leistung umgeformt. Dieser Leistungsparameter wird angezeigt und dient als Größe für Steuer-und Regelvorgänge in Prozeßabläufen.In DE-OS 2129437 a solution is described in which by means of a tachogenerator from the engine speed, a voltage is determined. Furthermore, the synchronous speed of the motor is converted into a voltage. From these two voltages, the difference is determined, which corresponds to the slip of the induction motor and converted by means of operational amplifier to power. This performance parameter is displayed and serves as the size for process control and regulation operations.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß ein kostenspieliger Tachogenerator zur Anwendung kommt und die Meßergebnisseals analoge Größe weiter verarbeitet werden müssen.This solution has the disadvantage that a costly tachometer generator is used and the measurement results must be further processed as analog size.

In den DE-OS 3122362 und DE-OS 3140737 wird die Leistung eines Antriebsmotors über eine Turbokupplung (Föttinger Kupplung) geleitet. Aus den Ein-und Ausgangsdrehzahlen der Kupplung sind der Schlupf und damit über einen Rechner die Leistung ermittelt. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß ein erhöhter konstruktiver Aufwand in bezug auf den Einbau und Einsatz der Turbo-Kupplung notwendig ist.In DE-OS 3122362 and DE-OS 3140737 the power of a drive motor via a turbo coupling (Föttinger coupling) is passed. From the input and output speeds of the clutch, the slip and thus the power is determined by a computer. The disadvantage of this solution is that an increased design effort with respect to the installation and use of the turbo coupling is necessary.

In der DD-PS 137482 wird eine Lösung beschrieben, die insbesondere bei Mehrzylinder-Ottomotoren Verwendung findet. Die Ermittlung der effektiven Leistung der Antriebsmaschine (Motor) erfolgt durch Verzögerungs- und Beschleunigungsmessungen mittels eines Zeitmessers.In DD-PS 137482 a solution is described which finds particular use in multi-cylinder gasoline engines. The determination of the effective power of the prime mover (engine) is made by means of a timekeeper by means of deceleration and acceleration measurements.

Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, die Antriebsmaschine zur Messung entweder zu beschleunigen oder auslaufen zu lassen.The disadvantage of this solution is either to accelerate the engine for measurement or to expire.

Des weiteren sind Lösungen bekannt, die über Strom- und Spannungsmessungen unter Einbeziehung der Motorkennlinie die Leistung oder das Moment ermitteln.Furthermore, solutions are known which determine the power or torque via current and voltage measurements, including the motor characteristic.

Der Nachteil liegt hier im hohen Aufwand zur Erfassung der analogen Größen wie Strom und Spannung.The disadvantage here is the high cost of detecting the analog variables such as current and voltage.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand zur Bestimmung der Leistung und/oder des Moments an Induktionsmotoren zu senken.The aim of the invention is to reduce the effort to determine the power and / or the torque of induction motors.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Bestimmung der mechanisch abgegebenen Leistung und/oder des Moments von Induktionsmotoren durch digitale Anordnungen mit einem Mikrorechner zu ermitteln.The object of the invention is to determine an arrangement for determining the mechanically delivered power and / or the torque of induction motors by digital arrangements with a microcomputer.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein berührungsloser Schalter am Rotor eines Induktionsmotors zur Erfassung eines oder mehrerer Impulse pro Umdrehung der Motorwelle angeordnet ist, sowie eine Impulsformerstufe zur Erfassung der Synchrondrehzahl (Netzfrequenz) zwischen Stromquelle (Netz) und einem Mikrorechner geschaltet ist, einer Einrichtung zur Erfassung derTemperatur des Motors und dem Mikrorechner, in dem alle Meßdaten erfaßt und zur Regelung des weiteren Prozeßablaufes ausgewertet werden.According to the invention the object is achieved in that a non-contact switch on the rotor of an induction motor for detecting one or more pulses per revolution of the motor shaft is arranged, and a pulse shaper for detecting the synchronous speed (power frequency) is connected between the power source (network) and a microcomputer, a Device for detecting the temperature of the engine and the microcomputer, in which all measured data are detected and evaluated to control the further process sequence.

Die Leistung und/oder das Moment des Induktionsmotors wird aus der Zeit einer oder mehrerer Perioden derMotordrehzahi und einer oder mehrerer Perioden der Synchrondrehzahl ermittelt. Die Leistung und/oder das Moment des Induktionsmotors wird ermittelt durch das Zählen der Impulse der Motorwelle innerhalb einerTorzeit, die durch eine oder mehrere Perioden der Synchronzahl festgelegt istThe power and / or torque of the induction motor is determined from the time of one or more periods of engine speed and one or more periods of synchronous speed. The power and / or torque of the induction motor is determined by counting the pulses of the motor shaft within a gate time determined by one or more periods of the synchronous number

Die ermittelten Leistungen und Momente werden entsprechend der Betriebstemperatur des Induktionsmotors korrigiert. The determined powers and moments are corrected according to the operating temperature of the induction motor.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained below with reference to an embodiment. In the accompanying drawing show

Figur 1: Messung mit einem Impuls/Umdrehung Figur 2: Messung mit mehreren Impulsen/UmdrehungFigure 1: Measurement with one pulse / revolution Figure 2: Measurement with several pulses / revolution

Zur Ermittlung der Leistung und des Moments findet die bekannte „Klosssche Gleichung" Anwendung. Die benötigten Größen werden nach den GleichungenTo determine the power and the moment, the well-known "Kloss equation" is used.The required quantities are calculated according to the equations

P = k s · η und M = k-sP = k s · η and M = k-s

errechnet.calculated.

Da die Motortemperatur einen großen Einfluß hat müssen die Ergebnisse in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur des Motors 1 korrigiert werden. Die benötigten Korrekturfaktoren werden für den gewählten Motortyp meßtechnische ermittelt und tabellarisch festgehalten.Since the engine temperature has a large influence, the results must be corrected depending on the operating temperature of the engine 1. The required correction factors are determined for the selected motor type metrologically and recorded in tabular form.

In der Figur 1 wird an einem Drehstrom-Asynchronmotor 1 pro Umdrehung der Motorwelle im Impuls durch berührungslose Schalter 2 abgegeben. Die Leistung und das Moment wird durch Zeitmessung über eine oder mehrere Perioden der Motorwelle und eine Zeitmessung über eine oder mehreren Perioden der Synchrondrehzahl (Netzfrequenz) nach den FormelnIn the figure 1 is delivered to a three-phase asynchronous motor 1 per revolution of the motor shaft in the pulse by non-contact switch 2. The power and torque is determined by timing over one or more periods of the motor shaft and timing over one or more periods of synchronous speed (line frequency) according to the formulas

M = kM = k

Tn² Tn ²

Tn-TsTn-Ts

TnTn

bestimmt.certainly.

Die Synchrondrehzahl des Motors 1 wird dabei durch eine Impulsformerstufe 3 aus der Netzfrequenz gewonnen. Die Betriebstemperatur des Motors 1 kann durch eingebrachte Temperaturfrühler4oderdurch Messen des Wicklungswiderstandes bestimmt werden.The synchronous speed of the motor 1 is obtained by a pulse shaper 3 from the mains frequency. The operating temperature of the motor 1 can be determined by introduced temperature sensors 4 or by measuring the winding resistance.

Diese Daten werden in einem Mikrorechner 5 verarbeitet zur Regelung des weiteren Prozeßablaufes. Hier werden die errechneten Werte auch hinsichtlich der Betriebstemperatur des Motors 1 korrigiert.These data are processed in a microcomputer 5 to control the further process flow. Here, the calculated values are also corrected with regard to the operating temperature of the engine 1.

In der Figur 2 wird an einem Drehstrom-Asynchronmotor 1 pro Umdrehung mehrere Impulse durch berührungslos wirkende Schalter 2 abgegeben. Der Schlupf des Motors 1 wird durch Zählen der eingegangenen Impulse der Motorwelle über mehrere Perioden der Synchrondrehzahl (Netzfrequenz) nach der FormelIn FIG. 2, several pulses are emitted by non-contact switches 2 per revolution on a three-phase asynchronous motor 1. The slip of the motor 1 is calculated by counting the received pulses of the motor shaft over several periods of the synchronous speed (power frequency) according to the formula

s = 1 Zns = 1 Zn

mi nri2mi nri2

ermittelt. Diese Rechenoperationen werden im Mikrorechners durchgeführt und deren Werte zur weiteren Regelung des Prozeßablaufes verwertet.determined. These arithmetic operations are carried out in the microcomputer and their values are utilized for further regulation of the process sequence.

Claims

1. Anordnung zur Bestimmung der Leistung und/oder des Moments von lnduktionsmotoren,dadurch gekennzeichnet, daß ein berührungsloser Schalter (2) am Rotor eines Induktionsmotors (1) zur Erfassung eines oder mehrerer Impulse pro Umdrehung der Motorwelle angeordnet ist sowie eine Impulsformerstufe (3) zur Erfassung der Synchrondrehzahl (Netzfrequenz) zwischen Stromquelle (Netz) und einem Mikrorechner (5) geschaltet ist, einer Einrichtung zur Erfassung der Temperatur des Motors (1) und einem Mikrorechner (5) in dem alle Meßdaten erfaßt und zur Regelung des weiteren Prozeßablaufes ausgewertet werden.1. An arrangement for determining the power and / or torque of induction motors, characterized in that a non-contact switch (2) on the rotor of an induction motor (1) for detecting one or more pulses per revolution of the motor shaft is arranged and a pulse shaper (3) for detecting the synchronous speed (mains frequency) between the power source (network) and a microcomputer (5) is connected, a device for detecting the temperature of the motor (1) and a microcomputer (5) in which all measured data detected and evaluated to control the further process sequence become.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung und/oder das Moment des Induktionsmotors (1) aus der Zeit einer öder mehrerer Perioden der Motordrehzahl und einer oder mehrerer Perioden der Synchrondrehzahl ermittelt wird.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the power and / or the torque of the induction motor (1) from the time of one or more periods of the engine speed and one or more periods of the synchronous speed is determined.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung und/oder das Moment des Induktionsmotors (1) durch Zählen der Impulse der Motorwelle innerhalb einer Torzeit, die durch eine oder mehrerer Perioden der Synchrondrehzahl festgelegt ist, ermittelt wird.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the power and / or the torque of the induction motor (1) by counting the pulses of the motor shaft within a gate time, which is determined by one or more periods of the synchronous speed is determined.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Leistungen und Momente entsprechend der Betriebstemperatur des Induktionsmotors (1) korrigierbar sind.4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the determined powers and moments corresponding to the operating temperature of the induction motor (1) are correctable.