RU2525604C1 - Method to measure angular speed of rotation of three-phase induction motor - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement equipment.SUBSTANCE: method consists in measurement of instantaneous values of phase currents i, iand voltages u, uon phases A and B, supplied to a stator, temperature tof stator winding conductors and frequency f of the main harmonic of voltage of the stator of the three-phase induction electric motor, with available active resistance of the stator winding R, active resistance of the reduced rotorfull inductance of the stator winding L, reduced full inductance of the rotor windingmutual inductance of stator and rotor windings L. They determine the ratio ? as the ratio of full inductance of the stator winding L?to the reduced full inductance of the rotor windingthe ratio ? as the ratio of mutual inductance of stator and rotor windings Lto the reduced full inductancetime constant of the rotor windingas the ratio of the reduced full inductanceto the given active resistance of the rotor windingThey determine the resistance of the stator winding with account of the temperature coefficient, a dynamic differential component of the relative value of the angular speed, a dynamic integral component of the relative value of the angular speed and instantaneous value of the angular speed. Then, using the produced values, they determine the angular speed of rotation ?(t) of the three-phase induction motor.EFFECT: increased accuracy of determination of angular speed of rotation in dynamic modes of electric drive operation.10 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электроприводах для измерения угловой скорости вращения в установившихся и переходных режимах.The invention relates to measuring equipment and can be used in electric drives for measuring the angular velocity of rotation in steady and transient modes.

Известен способ для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя [Тун А.Я. Системы контроля скорости электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1984, c. 108-109], основанный на использовании асинхронных тахогенераторов.A known method for measuring the angular velocity of rotation of a three-phase asynchronous electric motor [Thun A.Ya. Electric drive speed control systems. M .: Energoatomizdat, 1984, p. 108-109], based on the use of asynchronous tachogenerators.

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.Such a tachogenerator has a lined stator with two windings - the master and the receiver, 90 ° shifted relative to each other. The rotor mounted on the axis is a hollow thin-walled cylinder made of non-magnetic metal (duralumin, bronze). Inside the rotor is a cylinder made of laden steel.

Известный способ осуществляют следующим образом.The known method is as follows.

Подают на задающую обмотку переменного синусоидальное напряжение U_3, при этом ротор играет роль размагничивающего короткозамкнутого витка. До начала вращения магнитный поток Ф_q, образованный задающей МДС и реакцией ротора, проходит только по продольной оси и не попадает в приемную обмотку.A sinusoidal voltage U _{3 is} supplied to the driving winding of the variable _, while the rotor plays the role of a demagnetized squirrel-cage coil. Before the rotation begins, the magnetic flux Φ _q formed by the master MDS and the reaction of the rotor passes only along the longitudinal axis and does not fall into the receiving winding.

При вращении ротора в его частях, пересекающих силовые линии потока Ф_d, возникает ЭДС l_q, ее действие приводит к протеканию тока в верхних и нижних слоях ротора и созданию магнитного потока поперечной оси Ф_q.When the rotor rotates in its parts crossing the field lines of the flow Ф _d , an EMF l _q arises, its action leads to the flow of current in the upper and lower layers of the rotor and the creation of a magnetic flux of the transverse axis Ф _q .

Мгновенное значение ЭДС l_q, связанной с линейной скоростью ротора $$\upsilon$$

и индукцией B_d продольного потока, определяется выражениемThe instantaneous value of the EMF l _q associated with the linear speed of the rotor $$\upsilon$$

and induction B _{d of the} longitudinal flow is determined by the expression

$$e_q=L\upsilon B_d\sin {\omega }_{c}t=L\pi B_d\frac{n}{60}\sin {\omega }_{c}t,$$

$$e_q=L\upsilon B_d\sin {\omega }_{c}t=L\pi {\mathrm{<figure-callout\; id="60"\; label="B\; d\; n"\; filenames="00000090.png"\; state="\{\{state\}\}">B\; </figure-callout>}}_d\frac{n}{}\frac{}{60}\sin {\omega }_{c}t,$$

где L - длина активной части ротора;where L is the length of the active part of the rotor;

D - диаметр ротора;D is the rotor diameter;

n - частота вращения ротора;n is the rotor speed;

$${\omega }_{с}$$

- частота сети, питающей задающую обмотку. $${\omega }_{\mathrm{from}}$$

- frequency of the network supplying the master winding.

Поскольку L, D и B_d - величины постоянные, можно записатьSince L, D and B _d are constant values, we can write

$$l_q=Kn{Ф}_d\sin {\omega }_{с}t$$

, $$l_q=Kn{F}_d\sin {\omega }_{\mathrm{from}}t$$

,

тогда амплитуда ЭДСthen the amplitude of the emf

$$l_q=\frac{K{Ф}_d}{\sqrt{2}}n=C^{\prime }n$$

, $$l_q=\frac{K{F}_d}{\sqrt{2}}n=C^{\prime }n$$

,

где $$C^{\prime }=\frac{K{Ф}_d}{\sqrt{2}}$$

.Where $$C^{\prime }=\frac{\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="K\; F\; d"\; filenames="00000088.png"\; state="\{\{state\}\}">K\; </figure-callout>}{F}_d{}_{}}{\sqrt{2}}$$

.

АналогичноSimilarly

$${Ф}_q\equiv I_q\equiv \frac{E_q}{z{}_q}\equiv n$$

. $$F_q\equiv I_q\equiv \frac{E_q}{z{}_q}\equiv n$$

.

Под действием поперечного магнитного потока Ф_q в приемной обмотке индуктируется ЭДС Е_п, имеющая частоту питающей сети fUnder the influence of the transverse magnetic flux f _q in the receiving winding is induced EMF E _p having the frequency of the supply network f

$${Е}_{п}=\mathrm{4,44}{К}_{ф}{\omega }_{п}f{Ф}_d.$$

$$E_P=4.44{\mathrm{TO}}_f{\omega }_{P}f{F}_d.$$

$$$$

$$$$

Для каждого тахогенератора все параметры, кроме потока, являются неизменными, поэтомуFor each tachogenerator, all parameters except the flow are unchanged, therefore

$${Е}_{п}\equiv {Ф}_q\equiv n.$$

$$E_P\equiv F_q\equiv n.$$

Анализ показывает, что в приемной обмотке тахогенератора при вращении ротора возникает периодическая ЭДС; амплитуда наведенной ЭДС пропорциональна скорости ротора, а частота равна частоте сети, питающей задающую обмотку.The analysis shows that in the receiving winding of the tachogenerator during rotation of the rotor there is a periodic EMF; the amplitude of the induced EMF is proportional to the speed of the rotor, and the frequency is equal to the frequency of the network supplying the master winding.

Способ обладает рядом недостатков. Основной из них заключается в том, что 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.The method has several disadvantages. The main one is that information on the angular speed of rotation of the electric motor can be obtained on the basis of an additional tachogenerator mechanically attached to the electric motor, careful installation of the tachogenerator and mechanical coupling with the rotating parts of the electric motor are required. This reduces the accuracy of measuring the angular velocity of rotation in dynamic modes of the electric motor, and the use of a tachogenerator is impractical in terms of cost restrictions. Another significant disadvantage of this method is its complexity.

Наиболее близким и взятым за прототип является способ измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя [KZ 21033 А4, МКП G01L 3/10, опубл. 16.03.2009, бюл. №3], заключающийся в измерении мгновенных значений фазных токов i_a, i_b на фазах А и В или i_b, i_c фазных токов на фазах B и C, либо i_a, i_c фазных токов на фазах А и C, подводимых к статору, и в измерении мгновенных значений фазных напряжений u_a, u_b на фазах А и В или u_b, u_c фазных напряжений на фазах B и C, либо u_a, u_c фазных напряжений на фазах А и C, подводимых к статору, при известных активном сопротивлении обмотки статора $$R_s$$

и активном сопротивлении приведенного ротора $${R^{\prime }}_r$$

, полной индуктивности обмотки статора $$L_s$$

; приведенной полной индуктивности обмотки ротора $${L^{\prime }}_r$$

, взаимной индуктивности обмоток статора и ротора $$L_{\mu }$$

, а угловую скорость вращения трехфазного асинхронного электродвигателя $$\omega$$

(t) определяют с учетом измеренного мгновенного значения угловой скорости $${\omega }_{и}(t)$$

, динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{инт}(t)$$

, динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{диф}(t)$$

по выражению:The closest and taken as a prototype is a method of measuring the angular velocity of a three-phase asynchronous electric motor [KZ 21033 A4, manual gearbox G01L 3/10, publ. 03/16/2009, bull. No. 3], which consists in measuring the instantaneous values of phase currents i _a , i _b in phases A and B or i _b , i _{c of} phase currents in phases B and C, or i _a , i _{c of} phase currents in phases A and C supplied to the stator, and in measuring the instantaneous values of phase voltages u _a , u _b in phases A and B or u _b , u _c phase voltages in phases B and C, or u _a , u _c phase voltages in phases A and C stator, with known stator winding resistance $$R_s$$

and the active resistance of the rotor $${R^{\prime }}_r$$

total stator inductance $$L_s$$

; reduced total inductance of the rotor winding $${L^{\prime }}_r$$

mutual inductance of the stator and rotor windings $$L_{\mu }$$

, and the angular speed of rotation of a three-phase induction motor $$\omega$$

(t) is determined taking into account the measured instantaneous value of the angular velocity $${\omega }_{\mathrm{and}}(t)$$

dynamic integral component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}(t)$$

, the dynamic differential component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)$$

by expression:

$$\omega (t)={\omega }_{и}(t)\cdot \left[1+\Delta {\omega }_{инт}(t)+\Delta {\omega }_{диф}(t)\right]$$

, $$\omega (t)={\omega }_{\mathrm{and}}(t)\cdot \left[\mathrm{one}+\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}(t)+\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)\right]$$

,

при этом измеренное мгновенное значение угловой скорости $${\omega }_{и}(t)$$

определяют по выражению:the measured instantaneous value of the angular velocity $${\omega }_{\mathrm{and}}(t)$$

determined by the expression:

$${\omega }_{и}\left(t\right)=\frac{\sqrt{3}\cdot [u_a(t)-(R_s+{R^{\prime }}_r\cdot d)\cdot i_a(t)]}{{\displaystyle \int (R_s\cdot \left[i_a(t)+2\cdot i_b(t)\right]}-\left[u_a(t)+2\cdot u_b(t)\right])dt-(L_{\mu }^{}\cdot \beta -L_s)\cdot \left[i_a(t)+i_b(t)\right]}$$

, $${\omega }_{\mathrm{and}}\left(t\right)=\frac{\sqrt{3}\cdot [u_a(t)-(R_s+{R^{\prime }}_r\cdot d)\cdot i_a(t)]}{{\displaystyle \int (R_s\cdot \left[i_a(t)+2\cdot i_b(t)\right]}-\left[u_a(t)+2\cdot u_b(t)\right])dt-(L_{\mu }^{}\cdot \beta -L_s)\cdot \left[i_a(t)+i_b(t)\right]}$$

,

для динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{инт}(t)$$

вычисляют коэффициент $$\alpha$$

как отношение полной индуктивности обмотки статора $$L_s$$

к приведенной полной индуктивности обмотки ротора $${L^{\prime }}_r$$

и определяют по выражению:for the dynamic integral component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}(t)$$

 calculate the coefficient $$\alpha$$

 as the ratio of the total inductance of the stator winding $$L_s$$

to the reduced total inductance of the rotor winding $${L^{\prime }}_r$$

 and determine by expression:

$$\Delta {\omega }_{инт}\left(t\right)=\frac{{\displaystyle \int \left[u_a(t)-R_s\cdot i_a(t)\right]dt}}{T_r^{\text{'}}\cdot \left[u_a(t)-(R_s+R_r^{\text{'}}\cdot \alpha )\cdot i_a(t)\right]}$$

, $$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}\left(t\right)=\frac{{\displaystyle \int \left[u_a(t)-R_s\cdot i_a(t)\right]dt}}{T_r^{\text{'}\text{'}}\cdot \left[u_a(t)-(R_s+R_r^{\text{'}\text{'}}\cdot \alpha )\cdot i_a(t)\right]}$$

,

а для динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{диф}(t)$$

вычисляют коэффициенты $$\alpha$$

, $$\beta$$

и постоянную времени обмотки ротора $${T^{\prime }}_r$$

, коэффициент $$\beta$$

находят как отношение взаимной индуктивности обмоток статора и ротора $$L_{\mu }$$

к приведенной полной индуктивности $${L^{\prime }}_r^{}$$

_, постоянную времени обмотки ротора $${T^{\prime }}_r$$

находят как отношение приведенной полной индуктивности $${L^{\prime }}_r^{}$$

к приведенному активному сопротивлению обмотки ротора $${R^{\prime }}_r$$

и определяют по выражению:and for the dynamic differential component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)$$

 calculate the coefficients $$\alpha$$

, $$\beta$$

 and the time constant of the rotor winding $${T^{\prime }}_r$$

, coefficient $$\beta$$

 find as the ratio of the mutual inductance of the stator and rotor windings $$L_{\mu }$$

to reduced total inductance $${L^{\prime }}_r^{}$$

_, rotor winding time constant $${T^{\prime }}_r$$

 find as the ratio of the reduced total inductance $${L^{\prime }}_r^{}$$

to the reduced resistance of the rotor winding $${R^{\prime }}_r$$

 and determined by the expression:

$$\Delta {\omega }_{диф}\left(t\right)=\frac{(L_{\mu }^{}\cdot \beta -L_s)\cdot \frac{d{i}_a(t)}{dt}}{u_a(t)-(R_s+R_r^{\text{'}}\cdot \alpha )\cdot i_a(t)}$$

. $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}\left(t\right)=\frac{(L_{\mu }^{}\cdot \beta -L_s)\cdot \frac{d{i}_a(t)}{dt}}{u_a(t)-(R_s+R_r^{\text{'}\text{'}}\cdot \alpha )\cdot i_a(t)}$$

.

У данного способа недостаточная точность измерения угловой скорости вращения асинхронного электродвигателя, точность составляет 94-95%.This method has insufficient accuracy in measuring the angular speed of rotation of an induction motor, the accuracy is 94-95%.

В связи с этим поставлена задача разработать способ измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя, который позволяет повысить точность результата.In this regard, the task was to develop a method for measuring the angular velocity of rotation of a three-phase asynchronous electric motor, which allows to increase the accuracy of the result.

Технический результат изобретения - повышение точности измерения значения угловой скорости вращения в динамических режимах работы электропривода.The technical result of the invention is improving the accuracy of measuring the value of the angular velocity of rotation in dynamic modes of operation of the electric drive.

Задача изобретения достигается тем, что способ измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя, так же как в прототипе, заключается в измерении мгновенных значений фазных токов i_a, i_b и напряжений u_a, u_b на фазах А и В, подводимых к статору, при известных активном сопротивлении обмотки статора $$R_s$$

, активном сопротивлении приведенного ротора $${R^{\prime }}_r$$

, полной индуктивности обмотки статора $$L_s$$

, приведенной полной индуктивности обмотки ротора $${L^{\prime }}_r$$

, взаимной индуктивности обмоток статора и ротора $$L_{\mu }$$

, в определении коэффициента $$\alpha$$

как отношения полной индуктивности обмотки статора $$L_s$$

к приведенной полной индуктивности обмотки ротора $${L^{\prime }}_r$$

, коэффициента $$\beta$$

как отношения взаимной индуктивности обмоток статора и ротора $$L_{\mu }$$

к приведенной полной индуктивности $${L^{\prime }}_r^{}$$

, постоянной времени обмотки ротора $${T^{\prime }}_r$$

как отношения приведенной полной индуктивности $${L^{\prime }}_r^{}$$

к приведенному активному сопротивлению обмотки ротора $${R^{\prime }}_r$$

, динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{диф}(t)$$

_, динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{инт}(t)$$

, измеренного мгновенного значения угловой скорости $${\omega }_{и}\left(t\right)$$

для определения угловой скорости вращения $$\omega (t)$$

асинхронного электродвигателя по выражению:The objective of the invention is achieved in that the method of measuring the angular velocity of rotation of a three-phase asynchronous electric motor, as in the prototype, consists in measuring the instantaneous values of phase currents i_a, i_b and voltages u_a, u_b on phases A and B supplied to the stator, with known stator winding resistance $$R_s$$

, the active resistance of the rotor $${R^{\prime }}_r$$

total stator inductance $$L_s$$

reduced total inductance of the rotor winding $${L^{\prime }}_r$$

mutual inductance of the stator and rotor windings $$L_{\mu }$$

in determining the coefficient $$\alpha$$

 as the ratio of the total inductance of the stator winding $$L_s$$

to the reduced total inductance of the rotor winding $${L^{\prime }}_r$$

, coefficient $$\beta$$

 as the relationship of the mutual inductance of the stator and rotor windings $$L_{\mu }$$

 to reduced total inductance $${L^{\prime }}_r^{}$$

rotor winding time constant $${T^{\prime }}_r$$

 as the ratio of the reduced total inductance $${L^{\prime }}_r^{}$$

to the reduced resistance of the rotor winding $${R^{\prime }}_r$$

, the dynamic differential component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)$$

_,dynamic integral component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}(t)$$

measured instantaneous angular velocity $${\omega }_{\mathrm{and}}\left(t\right)$$

 to determine the angular velocity of rotation $$\omega (t)$$

 asynchronous motor in the expression:

$$\omega (t)={\omega }_{и}(t)\cdot \left[1+\Delta {\omega }_{инт}(t)+\Delta {\omega }_{диф}(t)\right]$$

$$\omega (t)={\omega }_{\mathrm{and}}(t)\cdot \left[\mathrm{one}+\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}(t)+\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)\right]$$

Согласно изобретению одновременно с измерением мгновенных значений i_a, i_b фазных токов и напряжений u_a, u_b измеряют температуру $$t_{пр}$$

проводников обмотки статора и частоту f основной гармоники напряжения статора трехфазного асинхронного электродвигателя, определяют сопротивление обмотки статора с учетом температурного коэффициента z:According to the invention, simultaneously with the measurement of instantaneous values of i _a , i _b phase currents and voltages u _a , u _b measure the temperature $$t_{PR}$$

stator winding conductors and the frequency f of the fundamental harmonic of the stator voltage of a three-phase asynchronous electric motor, determine the stator winding resistance taking into account the temperature coefficient z:

$$z=R_s\cdot \left[1+{\alpha }_t\cdot (t_{пр}-20)\right]$$

, $$z=R_s\cdot \left[\mathrm{one}+{\alpha }_t\cdot (t_{PR}-\mathrm{twenty})\right]$$

,

где $${\alpha }_t$$

- температурный коэффициент, характеризующий свойства проводников обмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя,Where $${\alpha }_t$$

- temperature coefficient characterizing the properties of the conductors of the stator winding of a three-phase asynchronous motor,

сопротивление приведенной обмотки ротора $${R^{\prime }}_{r\alpha }$$

с учетом коэффициента $$\alpha$$

:rotor winding resistance $${R^{\prime }}_{r\alpha }$$

taking into account the coefficient $$\alpha$$

:

$${R^{\prime }}_{r\alpha }={R^{\prime }}_r\cdot \alpha$$

, $${R^{\prime }}_{r\alpha }={R^{\prime }}_r\cdot \alpha$$

,

индуктивное сопротивление $$L_{\beta }$$

с учетом коэффициента $$\beta$$

:inductance $$L_{\beta }$$

taking into account the coefficient $$\beta$$

:

$$L_{\beta }=L_{\mu }^{}\cdot \beta -L_s$$

. $$L_{\beta }=L_{\mu }^{}\cdot \beta -L_s$$

.

Динамическую дифференциальную составляющую относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{диф}(t)$$

определяют по выражению:The dynamic differential component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)$$

determined by the expression:

$$\Delta {\omega }_{диф}\left(t\right)=\frac{L_{\beta }\frac{d{i}_a(t)}{dt}}{u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)}$$

. $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}\left(t\right)=\frac{L_{\beta }\frac{d{i}_a(t)}{dt}}{u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)}$$

.

Динамическую интегральную составляющую относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{инт}(t)$$

определяют по выражению:The dynamic integral component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}(t)$$

determined by the expression:

$$\Delta {\omega }_{инт}\left(t\right)=\frac{{\displaystyle \underset{0}{\overset{1/f}{\int }}\left[u_a(t)-z\cdot i_a(t)\right]dt}}{T_r^{\text{'}}\left[u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)\right]}$$

. $$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}\left(t\right)=\frac{{\displaystyle \underset{0}{\overset{\mathrm{one}/f}{\int }}\left[u_a(t)-z\cdot i_a(t)\right]dt}}{T_r^{\text{'}\text{'}}\left[u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)\right]}$$

.

Измеренное мгновенное значение угловой скорости $${\omega }_{и}\left(t\right)$$

определяют по формуле:Measured instantaneous value of angular velocity $${\omega }_{\mathrm{and}}\left(t\right)$$

determined by the formula:

$${\omega }_{и}\left(t\right)=\frac{\sqrt{3}\cdot [u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)]}{{\displaystyle \underset{0}{\overset{1/f}{\int }}(z\cdot \left[i_a(t)+2\cdot i_b(t)\right]-\left[u_a(t)+2\cdot u_b(t)\right])dt}-L_{\beta }\cdot \left[i_a(t)+i_b(t)\right]}$$

. $${\omega }_{\mathrm{and}}\left(t\right)=\frac{\sqrt{3}\cdot [u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)]}{{\displaystyle \underset{0}{\overset{\mathrm{one}/f}{\int }}(z\cdot \left[i_a(t)+2\cdot i_b(t)\right]-\left[u_a(t)+2\cdot u_b(t)\right])dt}-L_{\beta }\cdot \left[i_a(t)+i_b(t)\right]}$$

.

Затем, используя полученные значения, определяют угловую скорость вращения $$\omega (t)$$

трехфазного асинхронного электродвигателя и результаты визуализируют.Then, using the obtained values, determine the angular velocity of rotation $$\omega (t)$$

three-phase asynchronous electric motor and the results are visualized.

Предложенный способ за счет учета температуры $$t_{пр}$$

проводников обмотки статора, температурного коэффициента $${\alpha }_t$$

и частоты f основной гармоники напряжения статора позволяет повысить точность измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя.The proposed method due to temperature $$t_{PR}$$

stator winding conductors, temperature coefficient $${\alpha }_t$$

and frequency f of the fundamental harmonic of the stator voltage allows to increase the accuracy of measuring the angular velocity of rotation of a three-phase asynchronous electric motor.

На фиг. 1 приведена общая схема для измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя согласно заявляемому способу.In FIG. 1 shows a general diagram for measuring the angular velocity of a three-phase asynchronous electric motor according to the claimed method.

На фиг. 2 приведена схема блока вычисления угловой скорости вращения 7 (БВУСВ) $$\omega (t)$$

.In FIG. 2 is a diagram of a block for calculating the angular velocity of rotation 7 (BVUSV) $$\omega (t)$$

.

На фиг. 3 приведена схема блока для вычисления динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости 12 (БВДДС) $$\Delta {\omega }_{диф}(t)$$

.In FIG. 3 shows a block diagram for calculating the dynamic differential component of the relative value of the angular velocity 12 (BVDS) $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)$$

.

На фиг. 4 изображена схема блока для вычисления динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости 13 (БВДИС) $$\Delta {\omega }_{инт}(t)$$

.In FIG. 4 shows a block diagram for calculating the dynamic integral component of the relative value of the angular velocity 13 (BVDIS) $$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}(t)$$

.

На фиг. 5 изображена схема блока для вычисления измеренного мгновенного значения угловой скорости 16 (БВИМЗ) $$\Delta {\omega }_{и}(t)$$

.In FIG. 5 shows a block diagram for calculating the measured instantaneous value of the angular velocity 16 (BVIMZ) $$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}}(t)$$

.

На фиг. 6 приведена схема блока вычисления сопротивления обмотки ротора 18 (БВСР1).In FIG. 6 is a diagram of a block for calculating the resistance of the rotor winding 18 (BVSR1).

На фиг. 7 приведена схема блока вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента 19 (БВСОС1).In FIG. 7 is a diagram of a stator winding resistance calculation unit taking into account a temperature coefficient of 19 (BVOSOS1).

На фиг. 8 приведена схема блока вычисления периода 33 (БВТ1).In FIG. 8 is a diagram of a period calculation unit 33 (BWT1).

На фиг. 9 представлена схема блока вычисления сопротивления обмотки статора 23 (БВСС1).In FIG. 9 is a diagram of a block for calculating the resistance of a stator winding 23 (BVSS1).

На фиг. 10 представлены характеристики угловой скорости вращения $$\omega (t)$$

, где кривая 1 - характеристика для способа-прототипа, а кривая 2 - для предложенного способа.In FIG. 10 shows the characteristics of the angular velocity of rotation $$\omega (t)$$

where curve 1 is the characteristic for the prototype method, and curve 2 is for the proposed method.

Общая схема 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).The general scheme for measuring the angular velocity of rotation of a three-phase asynchronous electric motor (Fig. 1) contains a power supply 1 (IP), to which the first current sensor 2 (DT1), the first voltage sensor 3 (DN1) and the three-phase asynchronous motor 4 are connected in phase A A second current sensor 5 (DT2), a second voltage sensor 6 (DN2) and a three-phase asynchronous electric motor 4 are connected in series to phase 1 power supply (PS), and a three-phase asynchronous electric motor is connected in series to phase C to power source 1 (IP). motor 4. The outputs of the voltage sensors 3 (ДН1), 6 (ДН2) and current 2 (ДТ1), 5 (ДТ2) are connected to the block for calculating the angular velocity of rotation 7 (BVUSV), to the input of which the temperature sensor 8 (ДТУ) and the sensor are connected frequency 9 (PM). The output of the block for calculating the angular velocity of rotation 7 (BUSUS) is connected to the display unit 10 (BI).

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).The block for calculating the angular velocity of rotation 7 (BVUSV) (Fig. 2) contains a summing block 11 (BS1), which is connected with the block for calculating the dynamic differential component of the relative value of the angular velocity 12 (BVDS), with the block for calculating the dynamic integral component of the relative value of the angular speed 13 (BVDIS), with an input block of coefficients 14 (BVK1), with a multiplication block 15 (BU1), which is connected to the block for calculating the measured instantaneous value of the angular velocity 16 (BVIMZ). The multiplication unit 15 (BU1) is connected to the display unit 10 (BI).

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).The block for calculating the dynamic component of the relative value of the angular velocity 12 (BVDS) (Fig. 3) contains a second summing block 17 (BS2), which is connected to the first current sensor 2 (DT1), with the block for calculating the resistance of the rotor windings 18 (BVSR1), s unit for calculating the resistance of the stator windings taking into account the temperature coefficient 19 (BVSOS1). The third summing block 20 (BS3) is connected with the second summing block 17 (BS2), with the first voltage sensor 3 (DN1) and with the second multiplication block 21 (BU2), which is connected to the first summing block 11 (BS1).

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).The third block of multiplication 22 (BU3) is connected with the block for calculating the resistance of the stator windings 23 (BVSS1), with the second block of multiplication 21 (BU2), with a differentiation unit 24 (DB), which is connected to the first current sensor 2 (DT1).

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).The unit for calculating the dynamic integral component of the relative value of the angular velocity 13 (BVDIS) (Fig. 4) contains a second block for calculating the resistance of the rotor windings 25 (BVSR2), to which the fourth summing block 26 (BS4), the fourth multiplication block 27 (BU4) are connected in series , the fifth summation block 28 (BS5) and the fifth multiplication block 29 (BU5), which is associated with the first summation block 11 (BS1).

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).The second block for calculating the resistance of the stator windings, taking into account the temperature coefficient 30 (BVOSOS2), is connected to the fourth block of summation 26 (BS4), to the sixth block of summation 31 (BS6), to which the integration block 32 (BIN1) and the fifth multiplication block 29 (BU5 ) The period calculation unit 33 (BWT1) is connected to the first integration unit 32 (BIN1). The second block introducing coefficients 34 (BVK2) is connected to the fifth block of multiplication 29 (BU5).

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).The first current sensor 2 (DT1) is connected to the second block for calculating the resistance of the stator windings, taking into account the temperature coefficient 30 (BVOSOS2), with the fourth multiplication block 27 (BU4). The first voltage sensor 3 (DN1) is connected to the sixth summing unit 31 (BS6) and to the fifth summing unit 28 (BS5).

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).The unit for calculating the measured instantaneous value of the angular velocity 16 (BVIMZ) (Fig. 5) contains series-connected the third block for calculating the resistance of the stator windings taking into account the temperature coefficient 35 (BVOCOS3), the seventh summing block 36 (BS7), the sixth multiplication block 37 (BU6) , the eighth summing block 38 (BS8), the third coefficient input block 39 (BVK3), the seventh multiplication block 40 (BU7), which is connected to the first multiplication block 15 (BU1).

Третий блок вычисления сопротивления обмоток статора с учетом температурного коэффициента 35 (БВСОС3) соединен с восьмым блоком умножения 41 (БУ8).The third block for calculating the resistance of the stator windings, taking into account the temperature coefficient 35 (BVOSOS3), is connected to the eighth multiplication block 41 (BU8).

Третий блок вычисления сопротивления обмоток ротора 42 (БВСР3) связан с седьмым блоком суммирования 36 (БС7).The third unit for calculating the resistance of the windings of the rotor 42 (BSSR3) is connected with the seventh summing unit 36 (BS7).

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).The ninth multiplication block 44 (BU9), the ninth summing block 45 (BS9), the eighth multiplying block 41 (BU8), the tenth summing block 46 (BS10), the tenth summing block 46 (BS10), and the second integration block 47 (BIN2) are connected to the fourth coefficient input block 43 (BVK4) in series; , the eleventh block of summation 48 (BS11) and the seventh block of multiplication 40 (BU7).

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).The tenth multiplication unit 49 (BU10) is connected to the second voltage sensor 6 (DN2), to the fourth coefficient input unit 43 (BVK4) and to the twelfth summing unit 50 (BS12).

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).The thirteenth summation block 51 (BS13) is connected to the first 2 (DT1) and second 5 (DT2) current sensors, to the eleventh multiplication block 52 (BU11), which is connected to the eleventh summation block 48 (BS11) and to the second stator winding resistance calculation unit 53 (BVSS2).

Одиннадцатый блок суммирования 50 (БС11) соединен с первым датчиком напряжения 3 (ДН1) и с девятым блоком суммирования 46 (БС9).The eleventh summation block 50 (BS11) is connected to the first voltage sensor 3 (DN1) and to the ninth summation block 46 (BS9).

Шестой блок умножения 37 (БУ6) соединен с первым датчиком тока 2 (ДТ1).The sixth multiplication unit 37 (BU6) is connected to the first current sensor 2 (DT1).

Восьмой блок суммирования 38 (БС8) соединен с первым датчиком напряжения 3 (ДН1).The eighth summing unit 38 (BS8) is connected to the first voltage sensor 3 (DN1).

Девятый блок умножения 44 (БУ9) соединен со вторым датчиком тока 5 (ДТ2).The ninth multiplication unit 44 (BU9) is connected to the second current sensor 5 (DT2).

Девятый блок суммирования 45 (БС9) соединен с первым датчиком тока 2 (ДТ1).The ninth summing unit 45 (BS9) is connected to the first current sensor 2 (DT1).

Второй блок вычисления периода 54 (БВТ2) соединен со вторым блоком интегрирования 47 (БИН2).The second period calculation unit 54 (BWT2) is connected to the second integration unit 47 (BIN2).

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).The blocks for calculating the resistance of the rotor winding 18 (BVSR1), 25 (BVSR2) and 42 (BVSR3) are implemented identically and each contains the twelfth multiplication block 55 (BU12) (Fig. 6), which is connected to the fifth and sixth coefficient input blocks 56 (BVK5) and 57 (BVK6).

В первом блоке вычисления сопротивления обмотки ротора 18 (БВСР1) двенадцатый блок умножения 55 (БУ12) связан со вторым блоком суммирования 17 (БС2).In the first block for calculating the resistance of the rotor winding 18 (BVSR1), the twelfth multiplication block 55 (BU12) is connected to the second summing block 17 (BS2).

Во втором блоке вычисления сопротивления обмотки ротора 25 (БВСР2) двенадцатый блок умножения 55 (БУ12) связан с четвертым блоком суммирования 26 (БС4).In the second block for calculating the resistance of the rotor winding 25 (BVSR2), the twelfth multiplication block 55 (BU12) is connected to the fourth summing block 26 (BS4).

В третьем блоке вычисления сопротивления обмотки ротора 42 (БВСР3) двенадцатый блок умножения 55 (БУ12) связан с седьмым блоком суммирования 36 (БС7).In the third block for calculating the resistance of the rotor winding 42 (BVSR3), the twelfth multiplication block 55 (BU12) is connected to the seventh summing block 36 (BS7).

Блоки вычисления сопротивления обмотки статора с учетом температурного коэффициента 19 (БВСОС1), 30 (БВСОС2) и 35 (БВСОС3) 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).The stator winding resistance calculation blocks taking into account the temperature coefficient 19 (БВСОС1), 30 (БВСОС2), and 35 (БВСОС3) are implemented identically and each consists of a series of fourteen summation blocks 58 (BS14) (Fig. 7), thirteenth multiplication block 59 (BU13 ), the fifteenth block of summation 60 (BS15) and the fourteenth block of multiplication 61 (BU14). The seventh block input coefficients 62 (BVK7) is connected with the fourteenth block summation 58 (BS14).

Восьмой блок ввода коэффициентов 63 (БВК8) соединен с тринадцатым блоком умножения 59 (БУ13).The eighth coefficient input block 63 (BVK8) is connected to the thirteenth multiplication block 59 (BU13).

Девятый блок ввода коэффициентов 64 (БВК9) соединен с пятнадцатым блоком суммирования 60 (БС15).The ninth coefficient input block 64 (BVK9) is connected to the fifteenth summation block 60 (BS15).

Десятый блок ввода коэффициентов 65 (БВК8) соединен с четырнадцатым блоком умножения 61 (БУ14).The tenth coefficient input block 65 (BVK8) is connected to the fourteenth multiplication block 61 (BU14).

Четырнадцатый блок суммирования 58 (БС14) связан с датчиком температуры 8 (ДТЕ).The fourteenth summation block 58 (BS14) is connected to a temperature sensor 8 (DTE).

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).In the first block for calculating the resistance of the stator winding, taking into account the temperature coefficient 19 (БВСОС1), the fourteenth multiplication block 61 (БУ14) is connected to the second summing block 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).In the second block for calculating the resistance of the stator winding, taking into account the temperature coefficient 30 (БВСОС2), the fourteenth multiplication block 61 (БУ14) is connected to the sixth summation block 31 (BS6) and to the fourth summation block 26 (BS4).

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).In the third block for calculating the resistance of the stator winding, taking into account the temperature coefficient 35 (BVOSOS3), the fourteenth multiplication block 61 (BU14) is connected to the seventh summing block 36 (BS7) and to the eighth multiplication block 41 (BU8).

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).The period 33 calculation units (BVT1) and 54 (BVT2) are the same and each contains the fifteenth multiplication block 66 (BU15) (Fig. 8), which is connected to the eleventh coefficient input unit 67 (BVK11) and to the frequency sensor 9 (DF).

В первом блоке вычисления периода 33 (БВТ1) пятнадцатый блок умножения 66 (БУ15) подключен к первому блоку интегрирования 32 (БИН1).In the first block for calculating the period 33 (BVT1), the fifteenth multiplication block 66 (BU15) is connected to the first integration unit 32 (BIN1).

Во втором блоке вычисления периода 54 (БВТ2) пятнадцатый блок умножения 66 (БУ15) подключен ко второму блоку интегрирования 47 (БИН2).In the second block for calculating the period 54 (BWT2), the fifteenth multiplication block 66 (BU15) is connected to the second integration unit 47 (BIN2).

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).The blocks for calculating the resistance of the stator winding 23 (BVSS1) and 53 (BVSS2) are made identically and each contains a twelfth block of inputting coefficients 68 (BVK12) (Fig. 9), a sixteenth multiplication block 69 (БУ16), and a sixteenth summation block 70 (БС16) in series to which the thirteenth block of input coefficients 71 (BVK13) is connected. The sixteenth block of multiplication 69 (BU16) is connected to the fourteenth block input coefficients 72 (BVK14).

В первом блоке вычисления сопротивления обмотки статора 23 (БВСС1) шестнадцатый блок суммирования 70 (БС16) подключен к третьему блоку умножения 22 (БУ3).In the first block for calculating the resistance of the stator winding 23 (BVSS1), the sixteenth summation block 70 (BS16) is connected to the third multiplication block 22 (BU3).

Во втором блоке вычисления сопротивления обмотки статора 53 (БВСС2) шестнадцатый блок суммирования 70 (БС16) подключен к одиннадцатому блоку умножения 52 (БУ11).In the second block for calculating the resistance of the stator winding 53 (BVSS2), the sixteenth summation block 70 (BS16) is connected to the eleventh multiplication block 52 (BU11).

В качестве датчика напряжения может быть использован трансформатор напряжения, датчика тока - трансформатор тока, датчика температуры - позистор, датчика частоты - частотомер. Другие блоки могут быть реализованы стандартными аппаратными средствами на основе интегральных микросхем либо с использованием микропроцессорных комплектов.As a voltage sensor, a voltage transformer can be used, a current sensor - a current transformer, a temperature sensor - a posistor, a frequency sensor - a frequency meter. Other units can be implemented with standard hardware based on integrated circuits or using microprocessor kits.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Для определения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя и получения результатов были проведены имитационные эксперименты для трехфазных асинхронных электродвигателей общепромышленного исполнения, например 4А50А4.To determine the angular speed of rotation of a three-phase asynchronous electric motor and obtain the results, simulation experiments were carried out for three-phase asynchronous electric motors of general industrial design, for example 4A50A4.

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 (ДН 1) 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.To determine the angular speed of rotation of a three-phase asynchronous electric motor from a power source 1 (IP) (Fig. 1), voltage was applied to a three-phase asynchronous electric motor 4, the instantaneous values of i _a , i _{b of the} phase currents in phases A and B were measured using current sensors 2 (DT1 ) and 5 (ДТ2), measured the instantaneous values of phase voltages u _a , u _b with voltage sensors 3 (ДН 1) and 6 (ДН2), temperature sensor 8 (ДТЕ) measured the temperature $$t_{PR}$$

conductors of the stator winding of a three-phase asynchronous electric motor, a frequency sensor 9 (DC) measured the frequency f of the fundamental harmonic voltage of the stator of a three-phase asynchronous electric motor.

Измеренные значения подали на блок вычисления угловой скорости вращения 7 (БВУСВ).The measured values were submitted to the block for calculating the angular velocity of rotation 7 (BVUSV).

Для вычисления динамической составляющей относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{диф}\left(t\right)$$

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). В третьем блоке суммирования 20 (БС3) происходит процесс суммирования поданных на него сигналов, а на блоке дифференцирования 24 (БД) - дифференцирование. С первого датчика напряжения 3 (ДН1) измеренное фазное напряжение u_a фазы А подали на третий блок суммирования 20 (БС3).To calculate the dynamic component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}\left(t\right)$$

from the first current sensor 2 (DT1), the measured phase current i _{a of} phase A was applied to the output of the second summing unit 17 (BS17) and to the differentiation unit 24 (DB). In the third block of summation 20 (BS3), the process of summing the signals supplied to it occurs, and on the block of differentiation 24 (DB), differentiation takes place. From the first voltage sensor 3 (DN1), the measured phase voltage u _{a of} phase A was applied to the third summing unit 20 (BS3).

С датчика температуры 8 (ДТЕ) измеренную температуру $$t_{пр}$$

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 60 (БС15) подали на четырнадцатый блок умножения 61 (БУ14), на который также подали сигнал с десятого блока ввода коэффициентов 65 (БВК10). В четырнадцатом блоке умножения 61 (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:With temperature sensor 8 (DTE) measured temperature $$t_{PR}$$

submitted to the fourteenth block of summation 58 (BS14), the signal from which and the signal from the eighth block of input of coefficients 63 (BVK8) were applied to the thirteenth block of multiplication 59 (BU13), where the signals supplied to it were multiplied. From the thirteenth multiplication block 59 (BU13), a signal was sent to the fifteenth summation block 60 (BS15), which also received a signal from the ninth coefficient input block 64 (BVK9). In the fifteenth summation block 60 (BS15), the summation of the signals applied to it took place. The resulting signal as a result of summation from the fifteenth summation block 60 (BS15) was applied to the fourteenth multiplication block 61 (BU14), which also received a signal from the tenth coefficient input block 65 (BVK10). In the fourteenth block of multiplication 61 (BU14) there is a multiplication of the signals received at its input. From the fourteenth multiplication block 61 (BU14), the stator winding resistance, taking into account the temperature coefficient - z, was applied to the second summing block 17 (BS2), and the z value is presented in the form:

$$z=R_s\cdot \left[1+{\alpha }_t\cdot (t_{пр}-20)\right]$$

. $$z=R_s\cdot \left[\mathrm{one}+{\alpha }_t\cdot (t_{PR}-\mathrm{twenty})\right]$$

.

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 $$\alpha$$

- $${R^{\prime }}_{r\alpha }$$

, которое подали на второй блок суммирования 17 (БС2), причем величина $${R^{\prime }}_{r\alpha }$$

представлена в виде:From the fifth and sixth blocks of input coefficients 56 (BVK5) and 57 (BVK6), signals were sent to the twelfth multiplication block 55 (BU12). In the twelfth block of multiplication 55 (BU12) there is a multiplication of the signals received at its input. Received the resistance of the reduced rotor winding, taking into account the coefficient $$\alpha$$

- $${R^{\prime }}_{r\alpha }$$

, which served on the second block summation 17 (BS2), and the value $${R^{\prime }}_{r\alpha }$$

presented in the form:

$${R^{\prime }}_{r\alpha }={R^{\prime }}_r\cdot \alpha$$

. $${R^{\prime }}_{r\alpha }={R^{\prime }}_r\cdot \alpha$$

.

Во втором блоке суммирования 17 (БС2) происходит суммирование сигналов, поступающих на его вход.In the second block summation 17 (BS2) is the summation of the signals received at its input.

Сигнал с блока суммирования 17 (БС2) подали на третий блок суммирования 20 (БС3), с которого сигнал подали на второй блок умножения 21 (БУ2).The signal from the summing block 17 (BS2) was applied to the third summing block 20 (BS3), from which the signal was sent to the second multiplication block 21 (BU2).

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.From the twelfth block of input coefficients 68 (BVK12) and from the fourteenth block of input coefficients 72 (BVK14), the signals arrived at the sixteenth block of multiplication 69 (BU16), where the input signals were multiplied. From the sixteenth block of multiplication 69 (BU16) and from the thirteenth block of input of coefficients 71 (BVK13), the signals were sent to the sixteenth block of summation 70 (BS16), where the signals received at its input were summed.

На выходе шестнадцатого блока суммирования 70 (БС16) получили индуктивное сопротивление с учетом коэффициента $$\beta$$

- $$L_{\beta }$$

:At the output of the sixteenth summation block 70 (BS16), an inductive resistance was obtained taking into account the coefficient $$\beta$$

- $$L_{\beta }$$

:

$$L_{\beta }=L_{\mu }^{}\cdot \beta -L_s$$

. $$L_{\beta }=L_{\mu }^{}\cdot \beta -L_s$$

.

С выхода шестнадцатого блока суммирования 70 (БС16) сигнал $$L_{\beta }$$

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 (БУ3). В блоках умножения 21 (БУ2) и 22 (БУ3) происходило умножение сигналов, поступающих на их вход.From the output of the sixteenth block summation 70 (BS16) signal $$L_{\beta }$$

filed for the third block of multiplication 22 (BU3). From the third block of multiplication 22 (BU3), the signal was applied to the second block of multiplication 21 (BU2). From the differentiation unit 24 (DB), a signal was sent to the third multiplication block 22 (BU3). In the multiplication blocks 21 (BU2) and 22 (BU3) there was a multiplication of the signals received at their input.

В результате на выходе второго блока умножения 21(БУ2) получили вычисленное значение динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{диф}(t)$$

:As a result, the calculated value of the dynamic differential component of the relative value of the angular velocity was obtained at the output of the second multiplication block 21 (BU2) $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)$$

:

$$\Delta {\omega }_{диф}\left(t\right)=\frac{L_{\beta }\frac{d{i}_a(t)}{dt}}{u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)}$$

. $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}\left(t\right)=\frac{L_{\beta }\frac{d{i}_a(t)}{dt}}{u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)}$$

.

Для вычисления динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{инт}(t)$$

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).To calculate the dynamic integral component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}(t)$$

from the first current sensor 2 (DT1), the measured phase current i _{a of} phase A was applied to the output of the second block of calculation of the stator winding resistance taking into account the temperature coefficient 30 (BVOSOS1) and to the fourth multiplication block 27 (BU4). From the first voltage sensor 3 (DN1), the measured phase voltage u _{a of} phase A was applied to the sixth summing unit 31 (BS6) and the fifth summing unit 28 (BS5).

С датчика температуры 8 (ДТЕ) измеренную температуру $$t_{пр}$$

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 60 (БС15) подали на четырнадцатый блок умножения 61 (БУ14), на который также подали сигнал с десятого блока ввода коэффициентов 65 (БВК10). В четырнадцатом блоке умножения 61 (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).With temperature sensor 8 (DTE) measured temperature $$t_{PR}$$

submitted to the fourteenth block of summation 58 (BS14), the signal from which and the signal from the eighth block of input of coefficients 63 (BVK8) were applied to the thirteenth block of multiplication 59 (BU13), where the signals supplied to it were multiplied. From the thirteenth multiplication block 59 (BU13), a signal was sent to the fifteenth summation block 60 (BS15), which also received a signal from the ninth coefficient input block 64 (BVK9). In the fifteenth summation block 60 (BS15), the summation of the signals applied to it took place. The resulting signal as a result of summation from the fifteenth summation block 60 (BS15) was applied to the fourteenth multiplication block 61 (BU14), which also received a signal from the tenth coefficient input block 65 (BVK10). In the fourteenth block of multiplication 61 (BU14) there is a multiplication of the signals received at its input. From the fourteenth multiplication block 61 (BU14), the signal z was applied to the sixth summation block 31 (BS6) and the fourth summation block 26 (BS4).

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 $${R^{\prime }}_{r\alpha }$$

, который подали на четвертый блок суммирования 26 (БС4).From the fifth and sixth blocks of input coefficients 56 (BVK5) and 57 (BVK6), signals were sent to the twelfth multiplication block 55 (BU12). In the twelfth block of multiplication 55 (BU12) there is a multiplication of the signals received at its input. Got a signal $${R^{\prime }}_{r\alpha }$$

, which served on the fourth block summation 26 (BS4).

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).From the eleventh block of input coefficients 67 (BVK11) and from the frequency sensor 9 (DC), the measured value of the frequency of the fundamental harmonic of the supply voltage of the three-phase asynchronous electric motor f was applied to the fifteenth multiplication block 66 (BU15). From the fifteenth multiplication block 66 (BU15), the signal was sent to the first integration unit 32 (BIN1), which also received a signal from the sixth summation block 31 (BS6).

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).From the second coefficient input unit 34 (BVK2), a signal was sent to the fifth multiplication unit 29 (BU5), to which signals were sent from the first integration unit 32 (BIN1) and from the fifth summation block 28 (BS5). From the fourth block of summation 26 (BS4), the signal was applied to the fourth block of multiplication (BU4), the output signal was fed to the fifth block of summation 28 (BS5).

В блоках суммирования 26 (БС4), 28 (БС5) и 31 (БС6) происходило суммирование сигналов, поступающих на их вход.In the summation blocks 26 (BS4), 28 (BS5) and 31 (BS6), the signals received at their input were summed.

В блоках умножения 27 (БУ4) и 29 (БУ5) происходило умножение сигналов поступающих на их вход.In the multiplication blocks 27 (BU4) and 29 (BU5), the signals received at their input were multiplied.

В первом блоке интегрирования 32 (БИН1) происходит интегрирование в пределах от 0 до $$\frac{1}{f}$$

.In the first integration unit 32 (BIN1), integration occurs between 0 and $$\frac{\mathrm{one}}{f}$$

.

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

:As a result, from the output of the fifth multiplication block 29 (BU5), we obtained the dynamic integral component of the relative value of the angular velocity

:

$$\Delta {\omega }_{инт}\left(t\right)=\frac{{\displaystyle \underset{0}{\overset{1/f}{\int }}\left[u_a(t)-z\cdot i_a(t)\right]dt}}{T_r^{\text{'}}\cdot \left[u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)\right]}$$

. $$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}\left(t\right)=\frac{{\displaystyle \underset{0}{\overset{\mathrm{one}/f}{\int }}\left[u_a(t)-z\cdot i_a(t)\right]dt}}{T_r^{\text{'}\text{'}}\cdot \left[u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)\right]}$$

.

Вычисленные значения динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{диф}(t)$$

со второго блока умножения 21(БУ2) и динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости

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.The calculated values of the dynamic differential component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)$$

from the second block of multiplication 21 (BU2) and the dynamic integral component of the relative value of the angular velocity

 from the fifth multiplication block 29 (BU5) and the coefficient values from the coefficient input block 14 (BVK1) were submitted to the first summation block 11 (BS1), where they were summed.

Для вычисления измеренного мгновенного значения угловой скорости (БВИМЗ) $${\omega }_{и}\left(t\right)$$

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 (БС13). С датчика тока 5 (ДТ2) измеренный фазный ток i_b 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 на десятый блок умножения 49 (БС10).To calculate the measured instantaneous value of the angular velocity (BVIMZ) $${\omega }_{\mathrm{and}}\left(t\right)$$

from the first current sensor 2 (DT1), the measured phase current i _{a of} phase A was applied to the sixth multiplication unit 37 (BU6), to the ninth summation block 45 (BS9) and to the thirteenth summation block 51 (BS13). From the current sensor 5 (DT2), the measured phase current i _{b of} phase B was applied to the ninth multiplication block 44 (BU9) and to the thirteenth summation block 51 (BS13). From the first voltage sensor 3 (DN1), the measured phase voltage u _{a of} phase A was applied to the eighth summing unit 38 (BS8) and to the twelfth addition unit 50 (BS12). From the second voltage sensor 6 (DN2), the measured phase voltage u _{b of} phase B was applied to the tenth multiplication unit 49 (BS10).

С датчика температуры 8 (ДТЕ) измеренную температуру $$t_{пр}$$

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 60 (БС15) подали на четырнадцатый блок умножения 61 (БУ14), на который также подали сигнал с десятого блока ввода коэффициентов 63 (БВК10). В четырнадцатом блоке умножения 61 (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).With temperature sensor 8 (DTE) measured temperature $$t_{PR}$$

submitted to the fourteenth block of summation 58 (BS14), the signal from which and the signal from the eighth block of input of coefficients 63 (BVK8) were applied to the thirteenth block of multiplication 59 (BU13), where the signals supplied to it were multiplied. From the thirteenth multiplication block 59 (BU13), a signal was sent to the fifteenth summation block 60 (BS15), which also received a signal from the ninth coefficient input block 64 (BVK9). In the fifteenth summation block 60 (BS15), the summation of the signals applied to it took place. The resulting signal as a result of summation from the fifteenth summation block 60 (BS15) was applied to the fourteenth multiplication block 61 (BU14), which also received a signal from the tenth coefficient input block 63 (BVK10). In the fourteenth block of multiplication 61 (BU14) there is a multiplication of the signals received at its input. From the fourteenth multiplication block 61 (BU14), the stator winding resistance, taking into account the temperature coefficient - z, was applied to the seventh summation block 36 (BS7) and the eighth multiplication block 41 (BU8).

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 $${R^{\prime }}_{r\alpha }$$

, который подали на седьмой блок суммирования 36 (БС7).From the fifth and sixth blocks of input coefficients 56 (BVK5) and 57 (BVK6), signals were sent to the twelfth multiplication block 55 (BU12). In the twelfth block of multiplication 55 (BU12) there is a multiplication of the signals received at its input. Got a signal $${R^{\prime }}_{r\alpha }$$

, which served on the seventh block summation 36 (BS7).

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.From the twelfth block of input coefficients 68 (BVK12) and from the fourteenth block of input coefficients 72 (BVK14), the signals arrived at the sixteenth block of multiplication 69 (BU16), where the input signals were multiplied. From the sixteenth block of multiplication 69 (BU16) and from the thirteenth block of input of coefficients 71 (BVK13), the signals were sent to the sixteenth block of summation 70 (BS16), where the signals received at its input were summed.

На выходе шестнадцатого блока суммирования 70 (БС16) получили величину $$L_{\beta }$$

. С выхода блока суммирования 70 (БС16) сигнал подали на одиннадцатый блок умножения 52 (БУ11).At the output of the sixteenth block summation 70 (BS16) received the value $$L_{\beta }$$

. From the output of the summing block 70 (BS16), the signal was applied to the eleventh multiplication block 52 (BU11).

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).From the eleventh block of input coefficients 67 (BVK11) and from the frequency sensor 9 (DC), the measured value of the frequency of the fundamental harmonic of the supply voltage of the three-phase asynchronous electric motor f was applied to the fifteenth multiplication block 66 (BU15). From the fifteenth multiplication block 66 (BU15) and from the tenth summing block 46 (BS10), the signal was applied to the second integration unit 47 (BIN2).

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).The signal from the output of the seventh summation block 36 (BS7) was applied to the sixth multiplication block 37 (BU6), then to the eighth summation block 38 (BS8). At the output, the signal from block 38 (BS8) was applied to the third coefficient input block 39 (BVK3), the signal from which was fed to the seventh multiplication block 40 (BU7).

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).From the fourth block of input coefficients 43 (BVK4), a signal was sent to the ninth multiplication block 44 (BU9) and to the tenth multiplication block 49 (BU10), the signal from which was fed to the twelfth block of summation 50 (BS12). From the output of the summation block 50 (BS12), the signal was applied to the tenth summation block 46 (BS10).

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).The signal from the ninth block of multiplication 44 (BU9) was applied to the ninth block of summation 45 (BS9). From summation block 45 (BS9), the signal was applied to the eighth multiplication block 41 (BU8), from multiplication block 41 (BU8) to the tenth summation block 46 (BS10).

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).From the thirteenth block of summation 51 (BS13), the signal was applied to the eleventh block of multiplication 52 (BU11). From the eleventh block of multiplication 52 (BU11) and from the second block of integration 47 (BIN2), a signal was sent to the eleventh block of summation 48 (BS11), from the output of which they applied to the seventh block of multiplication 40 (BU7).

В блоках суммирования 36 (БС7), 38 (БС8), 45 (БС9), 46 (БС10), 48 (БС11), 50 (БС12), 51 (БС13) происходило суммирование сигналов, поступающих на их вход.In the summing blocks 36 (BS7), 38 (BS8), 45 (BS9), 46 (BS10), 48 (BS11), 50 (BS12), 51 (BS13), the signals received at their input were summed.

В блоках умножения 37 (БУ6), 40 (БУ7), 41 (БУ8), 44 (БУ9), 49 (БУ10), 52 (БУ11) происходило умножение сигналов, поступающих на их вход.In the multiplication blocks 37 (BU6), 40 (BU7), 41 (BU8), 44 (BU9), 49 (BU10), 52 (BU11), the signals received at their input were multiplied.

Во втором блоке интегрирования 47 (БИН2) происходило интегрирование в пределах от 0 до $$\frac{1}{f}$$

.In the second integration unit 47 (BIN2), integration took place in the range from 0 to $$\frac{\mathrm{one}}{f}$$

.

В результате на выходе седьмого блока умножения 40 (БУ7) получили измеренное мгновенное значение угловой скорости $${\omega }_{и}(t)$$

:As a result, at the output of the seventh multiplication block 40 (BU7), we obtained the measured instantaneous value of the angular velocity $${\omega }_{\mathrm{and}}(t)$$

:

$${\omega }_{и}\left(t\right)=\frac{\sqrt{3}\cdot [u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)]}{{\displaystyle \underset{0}{\overset{1/f}{\int }}(z\cdot \left[i_a(t)+2\cdot i_b(t)\right]-\left[u_a(t)+2\cdot u_b(t)\right])dt}-L_{\beta }\cdot \left[i_a(t)+i_b(t)\right]}$$

. $${\omega }_{\mathrm{and}}\left(t\right)=\frac{\sqrt{3}\cdot [u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)]}{{\displaystyle \underset{0}{\overset{\mathrm{one}/f}{\int }}(z\cdot \left[i_a(t)+2\cdot i_b(t)\right]-\left[u_a(t)+2\cdot u_b(t)\right])dt}-L_{\beta }\cdot \left[i_a(t)+i_b(t)\right]}$$

.

Вычисленное значение измеренного мгновенного значения угловой скорости $${\omega }_{и}(t)$$

с 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:The calculated value of the measured instantaneous value of the angular velocity $${\omega }_{\mathrm{and}}(t)$$

from the seventh multiplication block 40 (BU7) and the signal from the first summing block 11 (BS1) was applied to the first multiplication block 15 (BU1), in which the angular rotation speed of a three-phase asynchronous electric motor was determined as follows:

$$\omega (t)={\omega }_{и}(t)\cdot \left[1+\Delta {\omega }_{инт}(t)+\Delta {\omega }_{диф}(t)\right]$$

. $$\omega (t)={\omega }_{\mathrm{and}}(t)\cdot \left[\mathrm{one}+\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}(t)+\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)\right]$$

.

Полученный сигнал с блока умножения 15 (БУ1), пропорциональный угловой скорости трехфазного асинхронного электродвигателя, $$\omega (t)$$

, вывели на блок индикации 10 (БИ) в цифровом виде или в виде графика.The received signal from the multiplication block 15 (BU1), proportional to the angular velocity of a three-phase asynchronous electric motor, $$\omega (t)$$

, displayed on the display unit 10 (BI) in digital form or in the form of a graph.

В результате имитационного моделирования, которое основано на сравнении и анализе графиков угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя, были рассмотрены графики, полученные по способу-прототипу и по предложенному способу (фиг. 10). При моделировании был принят режим пуска асинхронного электродвигателя как наиболее тяжелый, при котором параметры изменяются в широких пределах. Были приняты нулевые начальные условия, кроме того, принято: время начала моделирования t₀=0; время окончания моделирования t_к=50/314 с; шаг интегрирования ∆ t=0,001/314 с.As a result of simulation, which is based on a comparison and analysis of the graphs of the angular velocity of rotation of a three-phase asynchronous electric motor, the graphs obtained by the prototype method and the proposed method (Fig. 10) were considered. During the simulation, the start-up mode of the asynchronous electric motor was adopted as the heaviest, in which the parameters vary widely. Zero initial conditions were accepted, in addition, it was accepted: simulation start time t ₀ = 0; simulation end time t _k = 50/314 s; integration step ∆ t = 0.001 / 314 s.

Кривая 1 является характеристикой угловой скорости вращения по способу-прототипу $$\omega (t)$$

(фиг. 10), кривая 2 является характеристикой угловой скорости вращения по предложенному способу $$\omega (t)$$

. Точность измерения угловой скорости вращения трехфазного асинхронного электродвигателя по способу-прототипу составляет 94-95%, а по предложенному способу составляет 96-97%.Curve 1 is a characteristic of the angular velocity of rotation of the prototype method $$\omega (t)$$

(Fig. 10), curve 2 is a characteristic of the angular velocity of rotation according to the proposed method $$\omega (t)$$

. The accuracy of measuring the angular velocity of rotation of a three-phase asynchronous motor according to the prototype method is 94-95%, and according to the proposed method is 96-97%.

Claims (1)

Способ измерения угловой скорости вращения ротора трехфазного асинхронного электродвигателя, заключающийся в измерении мгновенных значений фазных токов i_a, i_b и напряжений u_a, u_b на фазах А и В, подводимых к статору, при известных активном сопротивлении обмотки статора $$R_s$$

, активном сопротивлении приведенного ротора $${R^{\prime }}_r$$

, полной индуктивности обмотки статора $$L_s$$

, приведенной полной индуктивности обмотки ротора $${L^{\prime }}_r$$

, взаимной индуктивности обмоток статора и ротора $$L_{\mu }$$

, определении коэффициента $$\alpha$$

как отношения полной индуктивности обмотки статора $$L_s$$

к приведенной полной индуктивности обмотки ротора $${L^{\prime }}_r$$

, коэффициента $$\beta$$

как отношения взаимной индуктивности обмоток статора и ротора $$L_{\mu }$$

к приведенной полной индуктивности $${L^{\prime }}_r^{}$$

, постоянной времени обмотки ротора $${T^{\prime }}_r$$

, как отношения приведенной полной индуктивности $${L^{\prime }}_r^{}$$

к приведенному активному сопротивлению обмотки ротора $${R^{\prime }}_r$$

, динамической дифференциальной составляющей относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{диф}(t)$$

_, динамической интегральной составляющей относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{инт}(t)$$

, измеренного мгновенного значения угловой скорости $${\omega }_{и}\left(t\right)$$

для определения угловой скорости вращения $$\omega (t)$$

асинхронного электродвигателя по выражению:
$$\omega (t)={\omega }_{и}(t)\cdot \left[1+\Delta {\omega }_{инт}(t)+\Delta {\omega }_{диф}(t)\right]$$

,
отличающийся тем, что одновременно с измерением мгновенных значений i_a, i_b фазных токов и напряжений u_a, u_b измеряют температуру $$t_{пр}$$

проводников обмотки статора и частоту f основной гармоники напряжения статора асинхронного электродвигателя, определяют сопротивление обмотки статора с учетом температурного коэффициента z:
$$z=R_s\cdot \left[1+{\alpha }_t\cdot (t_{пр}-20)\right]$$

,
где $${\alpha }_t$$

- температурный коэффициент, характеризующий свойства проводников обмотки статора асинхронного электродвигателя,
сопротивление приведенной обмотки ротора $${R^{\prime }}_{r\alpha }$$

с учетом коэффициента $$\alpha$$

:
$${R^{\prime }}_{r\alpha }={R^{\prime }}_r\cdot \alpha$$

,
индуктивное сопротивление $$L_{\beta }$$

с учетом коэффициента $$\beta$$

:
$$L_{\beta }=L_{\mu }^{}\cdot \beta -L_s$$

,
а динамическую дифференциальную составляющую относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{диф}(t)$$

определяют по выражению:
$$\Delta {\omega }_{диф}\left(t\right)=\frac{L_{\beta }\frac{d{i}_a(t)}{dt}}{u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)}$$

,
динамическую интегральную составляющую относительного значения угловой скорости $$\Delta {\omega }_{инт}(t)$$

определяют по выражению:
$$\Delta {\omega }_{инт}\left(t\right)=\frac{{\displaystyle \underset{0}{\overset{1/f}{\int }}\left[u_a(t)-z\cdot i_a(t)\right]dt}}{T_r^{\text{'}}\cdot \left[u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)\right]}$$

,
измеренное мгновенное значение угловой скорости $${\omega }_{и}\left(t\right)$$

определяют по формуле:
$${\omega }_{и}\left(t\right)=\frac{\sqrt{3}\cdot [u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)]}{{\displaystyle \underset{0}{\overset{1/f}{\int }}(z\cdot \left[i_a(t)+2\cdot i_b(t)\right]-\left[u_a(t)+2\cdot u_b(t)\right])dt}-L_{\beta }\cdot \left[i_a(t)+i_b(t)\right]}$$

,
а затем, используя полученные значения, определяют угловую скорость вращения $$\omega (t)$$

трехфазного асинхронного электродвигателя и результаты визуализируют. A method for measuring the angular rotational speed of a rotor of a three-phase asynchronous electric motor, which consists in measuring the instantaneous values of phase currents i_a, i_b and voltages u_a, u_b on phases A and B supplied to the stator, with known stator winding resistance $$R_s$$

, the active resistance of the rotor $${R^{\prime }}_r$$

total stator inductance $$L_s$$

reduced total inductance of the rotor winding $${L^{\prime }}_r$$

mutual inductance of the stator and rotor windings $$L_{\mu }$$

determining the coefficient $$\alpha$$

 as the ratio of the total inductance of the stator winding $$L_s$$

to the reduced total inductance of the rotor winding $${L^{\prime }}_r$$

, coefficient $$\beta$$

 as the relationship of the mutual inductance of the stator and rotor windings $$L_{\mu }$$

 to reduced total inductance $${L^{\prime }}_r^{}$$

rotor winding time constant $${T^{\prime }}_r$$

as the ratio of the reduced total inductance $${L^{\prime }}_r^{}$$

to the reduced resistance of the rotor winding $${R^{\prime }}_r$$

, the dynamic differential component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)$$

_,dynamic integral component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}(t)$$

measured instantaneous angular velocity $${\omega }_{\mathrm{and}}\left(t\right)$$

 to determine the angular velocity of rotation $$\omega (t)$$

 asynchronous motor in the expression:
$$\omega (t)={\omega }_{\mathrm{and}}(t)\cdot \left[\mathrm{one}+\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}(t)+\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)\right]$$

,
characterized in that at the same time as measuring the instantaneous values of i_a, i_bphase currents and voltages u_a, u_b measure the temperature $$t_{PR}$$

 the stator winding conductors and the frequency f of the fundamental harmonic of the stator voltage of the induction motor, determine the stator winding resistance taking into account the temperature coefficient z:
$$z=R_s\cdot \left[\mathrm{one}+{\alpha }_t\cdot (t_{PR}-\mathrm{twenty})\right]$$

,
Where $${\alpha }_t$$

 - temperature coefficient characterizing the properties of the conductors of the stator winding of an induction motor,
rotor winding resistance $${R^{\prime }}_{r\alpha }$$

 taking into account the coefficient $$\alpha$$

:
$${R^{\prime }}_{r\alpha }={R^{\prime }}_r\cdot \alpha$$

,
inductance $$L_{\beta }$$

 taking into account the coefficient $$\beta$$

:
$$L_{\beta }=L_{\mu }^{}\cdot \beta -L_s$$

,
and the dynamic differential component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}(t)$$

determined by the expression:
$$\Delta {\omega }_{d\mathrm{and}f}\left(t\right)=\frac{L_{\beta }\frac{d{i}_a(t)}{dt}}{u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)}$$

,
dynamic integral component of the relative value of the angular velocity $$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}(t)$$

 determined by the expression:
$$\Delta {\omega }_{\mathrm{and}nt}\left(t\right)=\frac{{\displaystyle \underset{0}{\overset{\mathrm{one}/f}{\int }}\left[u_a(t)-z\cdot i_a(t)\right]dt}}{T_r^{\text{'}\text{'}}\cdot \left[u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)\right]}$$

,
measured instantaneous value of angular velocity $${\omega }_{\mathrm{and}}\left(t\right)$$

 determined by the formula:
$${\omega }_{\mathrm{and}}\left(t\right)=\frac{\sqrt{3}\cdot [u_a(t)-(z+{R^{\prime }}_{r\alpha })\cdot i_a(t)]}{{\displaystyle \underset{0}{\overset{\mathrm{one}/f}{\int }}(z\cdot \left[i_a(t)+2\cdot i_b(t)\right]-\left[u_a(t)+2\cdot u_b(t)\right])dt}-L_{\beta }\cdot \left[i_a(t)+i_b(t)\right]}$$

,
and then, using the obtained values, determine the angular velocity of rotation $$\omega (t)$$

 three-phase asynchronous electric motor and the results are visualized.

Images